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本文结合中国计量科学研究院守时钟房原子钟的实际情况，首先在实验室已有研究的基础上完善了AT1算法。其次重点对目前守时资源条件下最优化的守时系统——铯原子喷泉钟直接驾驭氢原子钟产生TA(NIM)的新原子时标系统及其核心的数据预估算法进行了详尽的研究，主要内容分如下五个部分：
第一、介绍了本课题的背景，国内外相关内容的研究现状，课题的来源和意义以及本文的主要内容和研究难点。
第二、简单介绍了原子时尺度的概念，原子钟和原子钟算法。介绍了几种时间尺度的基本概念和原子时标的基础知识，分析了原子钟的噪声模型，对原子钟算法相关内容进行了描述。
第三、分析了原子时标测量系统。在描述钟差测量系统的原理的基础上，深入分析了原子时标测量系统的功能结构，最后对原子时标传递方式和比对方式进行了研究。
第四、在实验室对AT1算法已有研究的基础上完善了AT1算法在我国的具体实现。首先，详细研究了AT1原子时算法的基本原理：其次，在AT1算法静态分配权重的基础上研究了算法动态权重分配方法和指数滤波器设置的问题；最后，给出了AT1算法动态权重分配的处理结果。
第五、深入研究了铯原子喷泉钟直接驾驭氢钟产生TA(NIM)的新原子时标系统及其核心问题——数据预估算法。首先介绍了TA(NIM)新系统的构成，与AT1时标系统进行对比显示TA(NIM)新系统的优势和不足之处。其次，提出了两种数据预估算法，弥补了铯原子喷泉钟输出不连续的缺陷。最后，对TA(NIM)系统测试实验结果进行分析，分别介绍了比对实验方案，数据处理过程，给出了实验结果的时间稳定度和频率稳定度。结果显示TA(NIM)相对于UTC(NIST)的日时间稳定度优于1ns，相对于TAI的日频率准确度约1×10-15。