学科专业评审组:电子与通信技术组
项目名称:自主可控的国家标准时间高精度产生关键技术
提名单位: 陕西省科学院
提名等级:一等奖
提名单位意见: 针对我国国家标准时间(北京时间)长期依赖进口设备、国外数据等“卡脖子”问题,在国家杰青、基金委重大仪器、国家重大专项等项目资助下,历经 15年攻关:(1)攻克制约新一代原子钟实现的系列技术难题,发明参数自恢复抗振外腔半导体激光器技术、发明国际首套全光纤喷泉钟光学系统与超低温微波作用区装置,研制了稳定度国际领先的铷喷泉守时钟和运行率国际领先的铯喷泉基准钟。(2)首创宽带VLBI/iGMAS/数字天顶望远镜多手段融合世界时自主测量方法,突破国土观测范围限制,研制了自主的世界时测量与服务系统,测量精度达到国际联测水平,预报精度超越国际组织。(3)发明分布式联合守时系列关键技术,建成跨区域多节点守时系统,较国外分布式守时水平最好的法国稳定度提高86%以上。 上述发明实现的设备和系统,应用于"天问一号"、"嫦娥五号"、"嫦娥六号"等国家重大工程,支撑世界首台在轨运行的空间超稳激光器和飞秒光梳的实现,并首次将国家标准时间服务网络拓展至港澳地区,正式将两地纳入国家统一时间体系。成果的整体运用,使国家标准时间产生系统装上了“中国心”,并实现从跟跑到领跑的跨越,国家标准时间准确度跃居世界第一,我国对国际标准时间的产生贡献权重跃居世界第一。相关成果获2022年中国专利金奖、2024年中国光学工程学会科学技术奖一等奖、2025年卫星导航定位科技进步奖特等奖。
客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权目录:

主要完成人:
  1. 姓名:张首刚
    排名:1
    行政职务:主任
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:作为技术总负责,研究设计了自主可控的国家标准时间高精度产生关键技术。牵头攻克了新型原子钟系列关键技术,成功研制出铷喷泉守时钟以及用于校准标准时间的铯喷泉基准钟。研制出国内首套光生微波源,提升喷泉钟性能。设计世界时测量的总体技术路线,发明了用于改善VLBI测量性能的钟差约束干涉测量方法,建成了多系统融合的世界时测量系统,实现了自主的世界时测量。设计了国家标准时间产生系统升级换代的总体技术方案,主持了分布式联合守时系统的建设。推动实现了自主可控的高精度国家标准时间产生系统。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第1、2、3项技术发明。主要知识产权包括:发明专利1~6。主持项目1、3、5。
  2. 姓名:阮军
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:原子钟技术攻关团队骨干,基于张首刚设计的原子喷泉钟方案,研究了影响原子喷泉钟频率稳定度、不确定度和可靠性的物理机制,攻克了全光纤光学系统技术、低温喷泉钟技术,多项创新工作提升了铷喷泉守时钟、铯喷泉基准钟的性能,整体达到了国际先进水平。推动实现铷喷泉守时钟、铯喷泉基准钟应用于国家和国际标准时间,提升了国家标准时间性能和国际影响力。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第1项技术发明。主要知识产权包括:发明专利2、4、5。主持项目4,作为项目骨干参与项目1、3、5。
  3. 姓名:王心亮
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:参与喷泉钟高性能物理系统和高稳定光学系统研究,研制了高性能的铯喷泉基准钟,实现了铯喷泉基准钟校准国家标准时间和国际标准时间。参与发明了超低温铯原子喷泉钟的低温微波作用区装置和一体焊接微波腔,实现了黑体辐射频移降低2个数量级,不确定度降低1个数量级。应用发明的技术建成了连续运行的超低温铯喷泉基准钟。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第1项技术发明。主要知识产权包括:发明专利4。作为骨干参与项目1、4、5。
  4. 姓名:赵书红
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:国家标准时间产生与保持团队骨干,设计并实现了分布式联合守时系统的核心算法与软件架构。参与发明了频率动态校正、模型修正及互补小波融合三项核心技术,有效支撑了香港、澳门、内地等十二个节点的跨区域多类型原子钟联合守时系统的构建与应用。多项创新工作实现了兼顾准确性与稳定性的国家标准时间,显著提升了国家标准时间的自主可控能力、安全性。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第3项技术发明。主要知识产权包括:发明专利8~10。
  5. 姓名:乔海花
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:发明了以测站原子钟为核心的世界时测量技术,发明了VLBI等技术手段融合的世界时测量技术,参与世界时预报方法研究,实现了世界时的自主连续高精度测量,有力支撑了国家时频体系建设及战略应用需求。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第2项技术发明。主要知识产权包括:发明专利7。
  6. 姓名:马浪明
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:高级工程师
    工作单位:中国科学院国家授时中心
    完成项目时所在单位:中国科学院国家授时中心
    对本项目技术创造性贡献:自主世界时测量技术核心骨干,从2013年开始参与项目,主要研究了VLBI观测河外射电源测定世界时方法及影响测量精度的因素,攻关了13米口径高转速天线稳定跟踪问题,高精度天线指向模型建立技术,基于超导陷波器的低温低噪声宽带接收机关键技术和时间同步约束提高VLBI测量世界时精度的方法等,研制建成了国内首套宽带VLBI系统,实现了高精度世界时测量及服务。 实质性贡献对应“四、主要技术发明”所列第2项技术发明。主要知识产权包括:发明专利6。作为项目核心骨干参与项目2。
主要完成单位情况:
  1. 单位名称:中国科学院国家授时中心
    单位贡献:中国科学院国家授时中心作为项目唯一完成单位,独立承担并完成了本项目从技术研发到应用推广的全链条工作,围绕国家标准时间性能和自主性开展了持续攻关,取得了系列发明成果:(1)攻克制约新一代原子钟实现的系列技术难题,发明参数自恢复抗振外腔半导体激光器超稳激光技术、发明国际首套全光纤喷泉钟光学系统与超低温微波作用区装置,成功研制出稳定度国际领先的铷喷泉守时钟和运行率国际领先的铯喷泉基准钟。(2)首创多手段融合世界时自主测量体系,突破国土观测范围限制,测量精度大幅提升,预报精度超越国际组织,解决世界时依赖国外的“卡脖子问题”。(3)发明基于动态反馈的跨区域分布式守时系列关键技术,建成跨区域多节点守时系统,较国外分布式守时水平最好的法国稳定度提高86%以上。 发明成果整体应用实现了国家标准时间产生系统的升级,摆脱了进口依赖,自主可控的国家标准时间准确度跃居世界第一;新一代原子钟应用于国际标准时间产生,使我国在国际标准时间中的权重从世界第五跃居世界第一;北京时间配送到香港和澳门,实现港澳与大陆时间的统一;建成我国唯一的世界时服务系统,保障了北斗导航、天问一号、嫦娥六号等国家重大任务实施;用于世界首台在轨运行空间超稳激光和光梳研制、精密物理研究和北极科考任务,支撑前沿科技探索。 成果获2022年中国专利金奖、2024年中国光学工程学会科学技术一等奖、2025年卫星导航定位科技进步奖特等奖。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处