時(shí)間頻率專業(yè)數(shù)據(jù)集

章宇，王燕平，袁海波,3*，董紹武,4

1. 中國科學(xué)院國家授時(shí)中心，西安710600

2.中國科學(xué)院時(shí)間頻率基準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710600

3.中國科學(xué)院大學(xué)光電學(xué)院，北京100049

4.中國科學(xué)院大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院，北京100049

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 時(shí)間頻率專業(yè)數(shù)據(jù)集 數(shù)據(jù)作者 章宇、王燕平、袁海波、董紹武 數(shù)據(jù)通信作者 袁海波（yuanhb@ntsc.cn） 數(shù)據(jù)時(shí)間范圍 2018–2019年 地理區(qū)域 全國 數(shù)據(jù)格式 *.xls*.txt 數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/917 基金項(xiàng)目 中國科學(xué)院信息化專項(xiàng)科學(xué)大數(shù)據(jù)工程（XXH135） 數(shù)據(jù)庫（集）組成 數(shù)據(jù)集由7部分?jǐn)?shù)據(jù)組成，主要包含原子鐘權(quán)重、原子鐘速率、NTSC時(shí)頻公報(bào)、地球自轉(zhuǎn)公報(bào)A報(bào)、地球自轉(zhuǎn)公報(bào)B報(bào)、地球自轉(zhuǎn)公報(bào)C報(bào)、地球自轉(zhuǎn)公報(bào)D報(bào)。

引 言

時(shí)間是目前基本物理量中測量精度最高的物理量，在科學(xué)技術(shù)研究、發(fā)展與應(yīng)用中具有基礎(chǔ)性作用，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)具有實(shí)時(shí)服務(wù)的重要職能，因此時(shí)間頻率的作用不僅在基礎(chǔ)領(lǐng)域研究、工程技術(shù)領(lǐng)域的探索方面，對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)民生等方方面面都有重大影響。中國科學(xué)院國家授時(shí)中心（NTSC，下簡稱國家授時(shí)中心）是我國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)頻率的產(chǎn)生、發(fā)播單位，在我國時(shí)頻科學(xué)領(lǐng)域有著舉足輕重的作用，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。國家授時(shí)中心產(chǎn)生并保持有我國時(shí)間頻率大量科學(xué)數(shù)據(jù)，匯集建設(shè)時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)集并進(jìn)行發(fā)布共享，不僅對(duì)于基礎(chǔ)的時(shí)間頻率相關(guān)領(lǐng)域研究有重大意義，同時(shí)對(duì)于時(shí)頻設(shè)備的制造、導(dǎo)航技術(shù)的研究也能夠提供豐富的時(shí)頻基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在實(shí)現(xiàn)學(xué)科數(shù)據(jù)大融合的背景下，時(shí)間頻率特色數(shù)據(jù)集的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有重大作用，填補(bǔ)了時(shí)間頻率學(xué)科科學(xué)數(shù)據(jù)集建設(shè)的空白。

國家授時(shí)中心有多臺(tái)高性能原子鐘，是參與全球國際原子時(shí)歸算的重要實(shí)驗(yàn)室[1]。國家授時(shí)中心每周向國際計(jì)量局（BIPM，Bureau International Des Poids etMesures）發(fā)送每天UTC 0h 的原子鐘比對(duì)數(shù)據(jù)，BIPM 通過遠(yuǎn)程時(shí)間比對(duì)鏈路獲得包括UTC (NTSC)在內(nèi)的全球各守時(shí)實(shí)驗(yàn)室原子鐘與國際比對(duì)中心站UTC (PTB)的時(shí)差，運(yùn)用加權(quán)平均算法得到自由原子時(shí)（EAL），隨后經(jīng)過聯(lián)合噴泉鐘校準(zhǔn)得到國際原子時(shí)（TAI），進(jìn)而得到UTC 與各守時(shí)實(shí)驗(yàn)室UTC (k)的偏差、各守時(shí)實(shí)驗(yàn)室原子鐘一個(gè)月的平均速率值、原子鐘在國際原子時(shí)計(jì)算中的權(quán)重值，以T 公報(bào)、w 公報(bào)及r 公報(bào)形式，每月月初通過BIPM 網(wǎng)站發(fā)布，本月發(fā)布數(shù)據(jù)為上月計(jì)算結(jié)果。本論文依據(jù)BIPM 公布的2018–2019 年原子鐘的權(quán)重、速率報(bào)文，通過數(shù)據(jù)字典匹配關(guān)系得到UTC (NTSC)的原子鐘權(quán)重、速率信息，收集國家授時(shí)中心每月出版的時(shí)間頻率公報(bào)以及國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)機(jī)構(gòu)（IERS）公布的地球自轉(zhuǎn)公報(bào)相關(guān)內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、規(guī)范化處理，形成數(shù)據(jù)集。其中，數(shù)據(jù)字典即數(shù)據(jù)字段類型等信息，具體來講其結(jié)構(gòu)包含BIPM 交互數(shù)據(jù)TAI_TA 編號(hào)、BIPM 交互數(shù)據(jù)UTC_UTC 編號(hào)、BIPM 交互數(shù)據(jù)文件編號(hào)、科研機(jī)構(gòu)（實(shí)驗(yàn)室）編號(hào)、國家授時(shí)中心原子鐘自編號(hào)、原子鐘國際編號(hào)、原子鐘權(quán)重編號(hào)、原子鐘速率編號(hào)、原子鐘權(quán)重_儒略日、原子鐘速率_儒略日、原子鐘權(quán)重_權(quán)重、原子鐘速率_速率、原子鐘權(quán)重/速率是否標(biāo)記為刪除等信息。

本文詳述了時(shí)間頻率特色數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、同時(shí)驗(yàn)證了數(shù)據(jù)集的有效性，對(duì)于數(shù)據(jù)集的價(jià)值也進(jìn)行了一定的闡述。此外，對(duì)于時(shí)頻數(shù)據(jù)集的未來發(fā)展，如在多模導(dǎo)航系統(tǒng)兼容及互操作等方面應(yīng)用進(jìn)行了介紹。在生成數(shù)據(jù)集，管理數(shù)據(jù)集的過程中，同時(shí)形成數(shù)據(jù)管理規(guī)范，進(jìn)而控制時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量，為更好地實(shí)現(xiàn)時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)共享提供強(qiáng)有力支撐，也為數(shù)據(jù)用戶提供完整的時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)提供保障。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

UTC (NTSC)守時(shí)系統(tǒng)本地比對(duì)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程時(shí)間比對(duì)鏈路比對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原理如圖1 所示。UTC (NTSC)每隔一個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次主鐘與各守時(shí)原子鐘的比對(duì)，并將所得的鐘差比對(duì)結(jié)果采集存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，文件命名為mc 及jm，更新頻率為每小時(shí)一次，即為源數(shù)據(jù)。每周向BIPM 發(fā)送一次前一周測量的UTC 早上八點(diǎn)比對(duì)數(shù)據(jù)，BIPM 獲取到全球各實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，經(jīng)過歸算得到權(quán)重、速率報(bào)文。我們?cè)贐IPM 官網(wǎng)下載數(shù)據(jù)報(bào)文，并對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文信息提取、整合，隨后得到我們的原子鐘權(quán)重、速率數(shù)據(jù)集。

圖1 NTSC 守時(shí)比對(duì)系統(tǒng)原理圖

此外，國家授時(shí)中心通過統(tǒng)計(jì)我國長波授時(shí)臺(tái)（BPL）時(shí)間信號(hào)、短波授時(shí)臺(tái)（BPM）的UTC、世界時(shí)UT1 時(shí)號(hào)等相對(duì)于UTC (NTSC)的發(fā)播時(shí)間[2]、采集BIPM 公布的Circular-T 公報(bào)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 與國家授時(shí)中心保持的協(xié)調(diào)時(shí)世界時(shí)UTC (NTSC)、綜合原子時(shí)UTC (JATC)偏差等形成時(shí)頻公報(bào)，通過獲取到時(shí)頻公報(bào)電子版進(jìn)行整理形成時(shí)頻公報(bào)數(shù)據(jù)集。

通過在IERS 官網(wǎng)下載地球自轉(zhuǎn)參數(shù)報(bào)文，完成地球自轉(zhuǎn)公報(bào)數(shù)據(jù)采集。

1.1 數(shù)據(jù)來源

1.1.1 原子鐘速率數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過程

BIPM 接收到國家授時(shí)中心在內(nèi)的全球參與TAI 歸算的各守時(shí)實(shí)驗(yàn)室的鐘差數(shù)據(jù)、以GNSS PPP（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密單點(diǎn)定位時(shí)間傳遞）和TWSTFT（衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞）等遠(yuǎn)距離時(shí)間頻率比對(duì)技術(shù)得到的UTC (PTB)與UTC (NTSC)的相位偏差[3]，以此二者為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)利用ALOGOS算法[4]可以計(jì)算得到EAL，對(duì)EAL 經(jīng)過校準(zhǔn)得到TAI。由國際原子時(shí)TAI 與世界時(shí)UT1[5]協(xié)調(diào)獲得協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC。

隨后，經(jīng)過換算可以得到UTC 與UTC (NTSC)的相位偏差，結(jié)合UTC (NTSC)和原子鐘clock(i)鐘差數(shù)據(jù)，可以求得UTC 相對(duì)NTSC 的各臺(tái)原子鐘clock(i)相位差，對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合可以得到NTSC 各臺(tái)原子鐘相對(duì)于UTC 的速率。

1.1.2 原子鐘權(quán)重?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生原理

首先，利用之前一個(gè)月迭代計(jì)算出的權(quán)重作為本次計(jì)算的權(quán)重，然后計(jì)算出鐘hi相對(duì)于自由原子時(shí)EAL 的相位差。

隨后，計(jì)算每個(gè)月的實(shí)際頻率值yi,I與預(yù)報(bào)值Si,I的絕對(duì)偏差：

其中，j 表示計(jì)算間隔，M 代表月份（范圍是5–12 月，5 個(gè)月是一臺(tái)鐘參與UTC 計(jì)算的最小周期，而一年12 個(gè)月則是標(biāo)準(zhǔn)的觀測周期[6]），N 代表原子鐘個(gè)數(shù)。

則可以得到原子鐘的權(quán)重如式（3）：

由于該算法強(qiáng)調(diào)可預(yù)測性，當(dāng)一臺(tái)鐘可預(yù)測性較好的時(shí)候會(huì)占據(jù)較大的權(quán)重，一旦該鐘出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)的可靠性就會(huì)大大降低，因此引入最大權(quán)限值的規(guī)則，即當(dāng)原子鐘hi的權(quán)重超過最大權(quán)限值的wmax=4/N 的時(shí)候，值為w。

此外，當(dāng)一臺(tái)鐘的性能變差時(shí)，如檢驗(yàn)到實(shí)際的鐘速與預(yù)測鐘速超過5 ns/day，即在計(jì)算間隔內(nèi)預(yù)報(bào)鐘差與實(shí)際鐘差的計(jì)算結(jié)果超過150 ns，則該鐘權(quán)重為0。采用這種方法可剔除參與UTC 計(jì)算1%的鐘數(shù)[6]。

以上權(quán)重、速率值是每臺(tái)原子鐘每月對(duì)應(yīng)一個(gè)值?？赏ㄟ^BIPM 官網(wǎng)下載相關(guān)報(bào)文，隨后人工上傳數(shù)據(jù)庫[7]，數(shù)據(jù)庫經(jīng)過數(shù)據(jù)字典匹配自動(dòng)采集NTSC 對(duì)應(yīng)約化儒略日、對(duì)應(yīng)鐘號(hào)的權(quán)重、速率值，至此，權(quán)重、速率數(shù)據(jù)集生成，可為原子鐘使用單位和個(gè)人，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間使用單位和個(gè)人共享查詢，隨后導(dǎo)出xlsx 文件。

1.1.3 時(shí)頻公報(bào)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生

國家授時(shí)中心多年來積累了大量的時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)，一方面，國家授時(shí)中心具有長期的國際合作經(jīng)驗(yàn)，在數(shù)據(jù)自動(dòng)化傳輸方面，技術(shù)已經(jīng)成熟可靠，能夠保障現(xiàn)有數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性，另一方面國家授時(shí)中心作為我國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生和發(fā)播單位，產(chǎn)生大量高精度時(shí)間基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。國家授時(shí)中心依據(jù)嚴(yán)格的時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范以時(shí)間順序梳理匯總時(shí)頻數(shù)據(jù)，并以文本文件的形式保存，整合后以時(shí)間頻率公報(bào)形式，定期公開出版發(fā)行。本文時(shí)間頻率公報(bào)數(shù)據(jù)集是通過對(duì)Excel 格式的《時(shí)間頻率公報(bào)》進(jìn)行采集形成的，以便于用戶的下載以及使用。

1.1.4 地球自轉(zhuǎn)公報(bào)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生

IERS 通過統(tǒng)籌全世界各地的觀測臺(tái)站數(shù)據(jù)，經(jīng)過IERS 中心進(jìn)行匯總處理并進(jìn)行分析，得出聯(lián)測地球自傳變化參數(shù)并發(fā)布，主要應(yīng)用于地球變化的監(jiān)測、地球定向參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的提供等。本文地球自轉(zhuǎn)公報(bào)數(shù)據(jù)集主要收集地球自轉(zhuǎn)A、B、C、D 公報(bào)，因其涉及國際閏秒的調(diào)整預(yù)報(bào)、國際協(xié)調(diào)世界時(shí)與國際原子時(shí)的偏差預(yù)報(bào)，世界時(shí)與協(xié)調(diào)世界時(shí)的偏差預(yù)報(bào)等時(shí)間頻率相關(guān)參數(shù)預(yù)報(bào)。通過對(duì)公報(bào)采集并整合，形成地球自轉(zhuǎn)公報(bào)數(shù)據(jù)集。

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

鐘差比對(duì)結(jié)果出現(xiàn)異常值，及由于斷電或者是采集程序的故障引起數(shù)據(jù)缺失，會(huì)使得一個(gè)正常的鐘獲得不合理的評(píng)估，使得較好的鐘反而獲得較小的權(quán)重。因此，在報(bào)送BIPM 之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

對(duì)于異常值剔除采用萊特準(zhǔn)則，原理如下：

首先對(duì)實(shí)測鐘差數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合為Si，則實(shí)測值與擬合數(shù)據(jù)的殘差為：

對(duì)于原子鐘比對(duì)結(jié)果的缺少值可利用線性插值或最小二乘擬合[8]，其實(shí)質(zhì)是求解二次多項(xiàng)式系數(shù)，二次項(xiàng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的是頻漂，一次項(xiàng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的是擬合鐘速。以此方法補(bǔ)齊缺失數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)完整性得到保障，進(jìn)而提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 數(shù)據(jù)規(guī)范化處理

對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工的核驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)量小的時(shí)候采用遍歷的方法。如果對(duì)應(yīng)原子鐘標(biāo)號(hào)有數(shù)據(jù)缺失，再次進(jìn)行導(dǎo)入報(bào)文操作。對(duì)于導(dǎo)入時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，則需檢測報(bào)文是否完整、格式是否正確。數(shù)量大的時(shí)候，可以通過采取抽檢的方式或是依據(jù)文件約化儒略日日期來確認(rèn)文件采集更新是否正常。需要明確的數(shù)據(jù)集更新頻率標(biāo)準(zhǔn)是BIPM 的權(quán)重w 公報(bào)每月更新一次，BIPM的速率r 公報(bào)每月更新一次，NTSC 時(shí)頻公報(bào)每月更新一次，地球自轉(zhuǎn)公報(bào)A 報(bào)每周更新一次，地球自轉(zhuǎn)公報(bào)B 報(bào)每月更新一次，地球自轉(zhuǎn)公報(bào)C 報(bào)按需更新，地球自轉(zhuǎn)公報(bào)D 報(bào)按需更新。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

由上介紹，BIPM 公布的r 公報(bào)、w 公報(bào)的數(shù)據(jù)來源是包括NTSC 在內(nèi)的全球各國和重要地區(qū)守時(shí)實(shí)驗(yàn)室的原子鐘比對(duì)結(jié)果，以及通過遠(yuǎn)距離比對(duì)技術(shù)溯源到國際時(shí)間比對(duì)匯聚中心（PTB）的比對(duì)結(jié)果，兩者結(jié)合獲得的。

BIPM 原子鐘速率計(jì)算周期為一個(gè)月，每月初公布上月相關(guān)約化儒略日對(duì)應(yīng)的速率計(jì)算結(jié)果，單位為ns/day。其中，不同數(shù)字編號(hào)對(duì)應(yīng)了不同的鐘的類型，其中35-表示銫原子鐘、40-表示氫原子鐘，這兩種守時(shí)原子鐘占據(jù)了NTSC 鐘類型的絕大多數(shù)，此外還有其他的鐘類型。報(bào)文形式如BIPM r19.08.txt，即圖2 所示[9]。

圖2 BIPM 公布r 報(bào)（部分）

本文原子鐘速率數(shù)據(jù)集由獲得的BIPM r 公報(bào)經(jīng)過數(shù)據(jù)字典匹配得到NTSC 相應(yīng)鐘號(hào)，對(duì)應(yīng)約化儒略日的原子鐘速率信息生成，具體如圖3 所示。

圖3 UTC (NTSC)原子鐘速率集（部分）

依據(jù)速率數(shù)據(jù)集，可分析原子鐘每月的速率變化情況，即頻漂情況。如果速率變化較大則說明原子鐘的性能下降，即原子鐘運(yùn)行不穩(wěn)定；反之，則說明原子鐘運(yùn)行良好。

原子鐘權(quán)重的大小是國際原子時(shí)歸算時(shí)的參數(shù)和衡量原子鐘長期性能水平的標(biāo)志[10]。根據(jù)原子鐘的性能確定其權(quán)重，可以充分發(fā)揮性能優(yōu)良的原子鐘優(yōu)勢，以及在原子時(shí)計(jì)算中的重要地位。BIPM原子鐘權(quán)重計(jì)算周期為一個(gè)月，每月初公布上月相關(guān)約化儒略日對(duì)應(yīng)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果。報(bào)文形式如BIPM w19.08.txt 即圖4 所示[9]。

圖4 BIPM 公布w 報(bào)（部分）

本文原子鐘權(quán)重?cái)?shù)據(jù)集由獲得的BIPM w 公報(bào)經(jīng)過數(shù)據(jù)字典匹配得到NTSC 相應(yīng)鐘號(hào)，對(duì)應(yīng)約化儒略日的原子鐘權(quán)重信息生成，具體如圖5 所示。

圖5 UTC (NTSC)原子鐘權(quán)重集（部分）

隨機(jī)選取NTSC 的6 臺(tái)高性能原子鐘，其中氫鐘3 臺(tái)，銫鐘3 臺(tái)，分析2019 年權(quán)重分布情況，相關(guān)結(jié)果如圖6 所示。由圖可得銫鐘所占的權(quán)重普遍較小，氫鐘所占權(quán)重普遍較大。這是由于2014年后BIPM 改進(jìn)ALGOS 算法更強(qiáng)調(diào)原子鐘的可預(yù)測性，如果原子鐘頻率變化幅度穩(wěn)定，可預(yù)測性較強(qiáng)，則原子鐘的權(quán)重占比較高。氫鐘的短期穩(wěn)定度較好，雖然有頻漂但漂移穩(wěn)定，可預(yù)測性較強(qiáng)。銫鐘長期穩(wěn)定性好，短期穩(wěn)定性較差、頻漂不穩(wěn)定難以預(yù)測，故氫鐘所占的比重整體高于銫鐘所占比。

圖6 氫、銫原子鐘的權(quán)重分布

時(shí)頻公報(bào)數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除以上介紹外，還包括美國導(dǎo)航衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（GPS）的時(shí)間信號(hào)等相對(duì)國家授時(shí)中心協(xié)調(diào)世界時(shí)系統(tǒng)UTC (NTSC)的時(shí)差數(shù)據(jù)，地方原子時(shí)TA(NTSC)與UTC (NTSC)的相位偏差，IERS 提供的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)的最終確定結(jié)果，同時(shí)還有相對(duì)IERS 的UT1 系統(tǒng)，利用我國短波授時(shí)系統(tǒng)給出了世界時(shí)時(shí)號(hào)的改正數(shù)，計(jì)算了以JYD 為原點(diǎn)的地極坐標(biāo)等[2]。以此公報(bào)為基礎(chǔ)，整理并發(fā)布。

IERS 的A 公報(bào)主要給出地球方向參數(shù)、世界時(shí)UT1 與協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 差值及其每日間隔的誤差、對(duì)未來1 年的預(yù)測值，地球自轉(zhuǎn)B 公報(bào)主要提供了有關(guān)地球方向的最新信息，包括世界時(shí)間，地球極坐標(biāo)和天極偏移，地球自轉(zhuǎn)C 公報(bào)主要是提供UTC 的閏秒信息，以及協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 與國際原子時(shí)TAI 的相對(duì)差值、地球自轉(zhuǎn)D 公報(bào)則是給出UT1 與UTC 的差值，并在一定精度范圍內(nèi)發(fā)送[11]。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集有效實(shí)現(xiàn)共享，結(jié)合《時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)程》、《時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)上傳管理規(guī)定》（內(nèi)部規(guī)程、規(guī)定）對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行三階段控制，具體如下：

第一階段：數(shù)據(jù)格式規(guī)范劃分，分析原始時(shí)頻數(shù)據(jù)產(chǎn)生的規(guī)律、數(shù)據(jù)特點(diǎn)、文件類型，建立各種原始數(shù)據(jù)整理的規(guī)范格式，即形成時(shí)頻數(shù)據(jù)字典。

第二階段：數(shù)據(jù)導(dǎo)入原則，將時(shí)頻原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成規(guī)范格式，提交到時(shí)頻數(shù)據(jù)庫中。一方面按照數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)增新的要求，按質(zhì)按時(shí)提交新增數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中；另一方面按倒時(shí)順序整理正式試運(yùn)行前的數(shù)據(jù)，不斷追加到數(shù)據(jù)庫中，逐步提前數(shù)據(jù)集的起始數(shù)據(jù)的起點(diǎn)，最大限度地保護(hù)原始數(shù)據(jù)。

第三階段：數(shù)據(jù)集校驗(yàn)，分為導(dǎo)入數(shù)據(jù)前人工校驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫校驗(yàn)（報(bào)文格式、鐘號(hào)、MJD 等校驗(yàn)）、上傳數(shù)據(jù)后導(dǎo)出數(shù)據(jù)集抽檢。

4 數(shù)據(jù)使用方法和建議

數(shù)據(jù)集的使用方法和建議，從三個(gè)方面舉例說明：一是可開展對(duì)于守時(shí)實(shí)驗(yàn)室守時(shí)能力的評(píng)估，守時(shí)實(shí)驗(yàn)室參與計(jì)算TAI 的原子鐘數(shù)量越多、原子鐘權(quán)重取值越大，說明守時(shí)實(shí)驗(yàn)室的影響力越大，同時(shí)依據(jù)BIPM Circular-T 公報(bào)中UTC 與UTC (k)偏差數(shù)據(jù)，可評(píng)估守時(shí)實(shí)驗(yàn)室守時(shí)能力的強(qiáng)弱，如依據(jù)國家授時(shí)中心時(shí)頻公報(bào)數(shù)據(jù)集可以得出2018–2019 年UTC (NTSC)相對(duì)于UTC 的相位偏差保持在±5 ns 之內(nèi)，進(jìn)而可分析UTC (NTSC)的短期性能和長期性能，具體如圖7 所示。結(jié)合BIPM Circular-T 公報(bào)數(shù)據(jù)集可以比較得出，國家授時(shí)中心的守時(shí)水平已居于世界前列。二是可應(yīng)用于對(duì)于原子鐘性能的評(píng)估，由BIPM 守時(shí)原子鐘權(quán)重?cái)?shù)據(jù)集可以直觀得出每臺(tái)原子鐘的性能差異，也可以以BIPM守時(shí)原子鐘速率、權(quán)重?cái)?shù)據(jù)集為基礎(chǔ)計(jì)算原子鐘的ALLAN 方差[12-13]，評(píng)估原子鐘的長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度。此外還可開展異常值研究，如頻率、相位跳變和頻漂等。三是對(duì)于時(shí)間尺度[14]的研究，利用時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集資源，獲得原子鐘權(quán)重、速率數(shù)據(jù)和鐘差數(shù)據(jù)，開展原子時(shí)尺度研究，可驗(yàn)證ALOGOS、指數(shù)濾波AT1 或全新設(shè)計(jì)的時(shí)間尺度算法，為提高原子時(shí)的保持水平，保障其穩(wěn)定性、獨(dú)立性，更好地駕馭控制本地標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的輸出，提高守時(shí)能力發(fā)揮重要作用。

圖7 UTC (NTSC)相對(duì)于UTC 的相位偏差

5 數(shù)據(jù)價(jià)值

時(shí)頻專業(yè)數(shù)據(jù)集不僅包含國內(nèi)時(shí)頻相關(guān)數(shù)據(jù)，而且包含國際重要時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源較為廣泛，包括BIPM、IERS、NTSC 等。同時(shí)在數(shù)據(jù)的采集加工過程中、數(shù)據(jù)質(zhì)量的把控中形成了數(shù)據(jù)管理質(zhì)量體系規(guī)范。

本數(shù)據(jù)集的發(fā)布與共享，可進(jìn)一步促進(jìn)我國時(shí)頻科學(xué)領(lǐng)域的研究，提高時(shí)頻科學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)用水平。未來，隨著時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集的不斷完善、共享，其意義將愈加深遠(yuǎn)，如研究范圍將從時(shí)間頻率信號(hào)產(chǎn)生、時(shí)間尺度建立、時(shí)間頻率傳遞、時(shí)間頻率測量、時(shí)間頻率應(yīng)用等各方面擴(kuò)展延伸，可以開展時(shí)頻系統(tǒng)誤差分析研究，從而進(jìn)一步促進(jìn)我國守時(shí)、授時(shí)發(fā)播水平的提高，并為天基與地基多模導(dǎo)航技術(shù)研究提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)作者分工職責(zé)

章宇（1992—），男，陜西省榆林市人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)闀r(shí)頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理。主要承擔(dān)的工作：時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)采集與管理。

王燕平（1963—），男，山西省臨汾人，大學(xué)本科，正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槭貢r(shí)技術(shù)。主要承擔(dān)的工作：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫建庫。

袁海波（1974—），男，陜西省咸陽市人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闀r(shí)間尺度計(jì)算、高精度時(shí)間傳遞等。主要承擔(dān)的工作：時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)工作。

董紹武（1963—），男，陜西省榆林市人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲覈鴺?biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC (NTSC)產(chǎn)生保持。主要承擔(dān)的工作：時(shí)間頻率數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理。