目前，国际权度局(BIPM)发布国际标准时间协调世界时UTC，它是由原子时与世界时综合计算获得的“纸面”时间。为了使用户能够得到接近于UTC的实时物理时间信号，世界大部分国家的时间实验室参照UTC时间尺度的建立方式，利用一台或一组原子钟建立了各自的地方协调时UTC(k)，并以UTC(k)作为发播的标准。当UTC(k)成为一个地区或国家的标准时间，一旦建立将持续运行，从而成为国家或地区中经济和社会生活不可或缺的标准，因此UTC(k)必须具备准确、稳定、独立的性质。　　在时间实验室里，主钟系统中的主钟频率源大多为一台性能优良且稳定的原子钟，而原子钟本身的工作模式相对于UTC存在频偏特征，甚至可能存在一定的频率漂移特征，在一个时间基准系统中，守时原子钟必须自由运转，只能借助外部频率驾驭设备对原子钟输出频率进行调整，抵消频偏频移带来的频率变化的影响，以满足UTC(k)相对于UTC的高指标要求。　　国家授时中心拥有我国最大的守时钟组，有多台高性能原子钟（铯原子钟32台、氢原子钟6台），是全球参与国际原子时TAI计算的重要单位，同时国家授时中心承担着我国标准时间UTC(NTSC)建立、保持与发播任务。为适应国防、国民经济对精密时间应用的更高要求，为更加有效地发挥出氢钟和铯钟的优良特性，需对现有的时间尺度算法以及主钟频率驾驭算法开展深入的研究，以便更进一步提高UTC(NTSC)的准确度和稳定度。　　论文结合国家授时中心“一三五”科技发展目标和我国时间基准UTC(NTSC)的精密控制需求，围绕着UTC(NTSC)控制开展相关研究。基于国家授时中心守时钟组和主钟系统的实际情况，开展不同类型主钟频率源的频率驾驭算法研究。考虑到目前氢钟在原子时计算中权重过小的实际情况，探讨如何在参考原子时计算以及主钟频率驾驭算法方面将氢原子钟的优良特性最大程度的发挥出来。具体研究路线根据国际原子时计算中“可预报性”原则，对国家授时中心的4台MHM-2010氢原子钟和2台国产的SOHM-4氢原子钟建立动态钟速预报模型，以32台铯原子钟组综合产生的原子时尺度为参考，进行氢原子钟动态频偏估计和频率补偿算法研究，提高氢原子钟频率变化的可预报性，进而搭建试验系统分别以铯原子钟和氢原子钟为主钟进行主钟频率驾驭试验，为进一步提高UTC(NTSC)的准确度和稳定度奠定基础。　　论文的研究内容和创新点归纳为四个部分:　　(1)提出了一种基于噪声幂律谱模型的原子钟数据数字化模拟方法，设计仿真实验，实现了对不同类型原子钟数据的模拟。　　原子钟数据数字化模拟在时频领域有很重要的应用，利用这种模拟方法，可实现不同类型原子钟数据的模拟。实验模拟结果表明该原子钟数据数字化模拟方法是可行且非常实用的，为后续的原子钟数据预处理，以及更好地了解原子钟的性能等提供了充足的测试数据。　　(2)提出了Vondrak平滑因子动态自适应方法，解决了噪声水平具有时变性的原子钟数据降噪问题，为UTC(NTSC)控制提供准确可靠的数据支持。　　原子钟比对数据的噪声水平具有时变性，借助交叉证认法可解决动态选取平滑因子的难题。基于此提出了一种组合Vondrak平滑方法与交叉证认法，即Vondrak平滑因子的动态自适应确定方法，应用于原子钟比对数据的降噪处理，通过模拟数据和实测数据对该方法的有效性进行了分析验证，结果表明该方法可以有效的滤掉时间比对数据中的大部分噪声，为进一步提高UTC(NTSC)控制精度提供准确可靠的数据。　　(3)基于基准实验室的钟组配置以及UTC(NTSC)控制对参考时间尺度的实际需求，提出了一种用于监控UTC(NTSC)的参考原子时尺度算法，解决了氢钟权重过低以及参考时间尺度短期稳定度差的问题，为UTC(NTSC)控制提供准确、稳定的驾驭参考。　　参考原子时算法作为UTC(NTSC)控制的重要参考，对UTC(NTSC)控制起着至关重要的作用。结合国家授时中心的原子钟组资源，参考目前BIPM对ALGOS算法的改进，对目前UTC(NTSC)所采用的时间尺度算法进行了相应的改进。试验结果表明，这种算法充分发挥了氢钟优良的短期稳定性和铯钟良好的长期稳定性，提高了参考原子时尺度的短期和长期稳定度。　　(4)针对主钟类型为铯钟和氢钟开展频率驾驭方法研究，搭建了实验平台并编制了相应的频率驾驭软件，开展了相应的主钟频率驾驭试验，实现了高准确性和稳定性的UTC(NTSC)控制，为UTC(NTSC)的精确控制提供了理论和技术支撑。　　当铯钟作为主钟频率源时，新的频率驾驭算法可以实现UTC(k)相对于UTC的相位偏差保持在±15ns之内，提高UTC(k)的短期和长期稳定度。进而应用于UTC(NTSC)控制中，实现了UTC(NTSC)相对于UTC的绝对偏差小于10ns的指标，并提高了UTC(NTSC)的稳定度。　　当氢钟作为主钟频率源时，新的频率驾驭算法可以实现UTC(k)相对于UTC的相位偏差保持在±10ns之内，且提高了UTC(k)的稳定度。