[發(fā)明專利]基于Vondark-Cepek濾波的氫銫時(shí)間尺度融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910787030.4
• 申請日: 2019-08-25
• 公開（公告）號: CN110554597B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜萌;董紹武;武文俊;宋會杰;高喆;安衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家授時(shí)中心;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種基于Vondark-Cepek濾波的氫銫時(shí)間尺度融合方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將銫原子鐘和氫原子鐘分組，分別經(jīng)鐘差預(yù)測、頻率估計(jì)及權(quán)重估計(jì)步驟產(chǎn)生指數(shù)濾波的銫鐘組時(shí)間尺度TA_Cs和氫鐘組時(shí)間尺度TA_H；

步驟2：將氫鐘組時(shí)間尺度序列進(jìn)行一次差分，獲得對應(yīng)頻率數(shù)據(jù)；

步驟3：將銫鐘組時(shí)間尺度序列經(jīng)傅里葉變換轉(zhuǎn)化到頻域，經(jīng)頻譜分析確定需抑制信號頻率f或周期P；根據(jù)最小二乘理論計(jì)算銫鐘組時(shí)間尺度平滑因子和氫鐘組時(shí)間尺度平滑因子其中T和T’分別是TA_Cs和TA_H對應(yīng)的頻率響應(yīng)；

步驟4：將銫鐘組時(shí)間尺度和氫鐘組頻率序列作為輸入，將平滑因子用于Vondark-Cepek組合濾波方法，產(chǎn)生時(shí)間尺度融合結(jié)果，實(shí)現(xiàn)銫鐘組和氫鐘組時(shí)間尺度的融合：

建立氫銫時(shí)間尺度融合模型:定義銫鐘組時(shí)間尺度(TA_Cs)數(shù)據(jù)為m(t_i)，是時(shí)間t_i的函數(shù)，i＝1,2,3,…，其在t_i時(shí)刻的導(dǎo)數(shù)定義為m′(t)＝[m(t_i+1)-m(t_i)]/(t_i+1-t_i)；M(t_j)是氫鐘組時(shí)間尺度(TA_H)的數(shù)據(jù)，它的導(dǎo)數(shù)定義為M′(t)＝[M(t_j+1)-M(t_j)]/(t_j+1-t_j)；其中，j＝1,2,3,…；m′(t)和M′(t)的物理意義是一致的，都是時(shí)間尺度序列的速率；因此，當(dāng)t_i＝t_j時(shí)，m′(t)＝M′(t)；

m(MJD2)＝m(MJD1)+M′(t_j)△t_j (3)

其中MJD為簡化儒略日；

因所選取銫鐘組和氫鐘組時(shí)間尺度的時(shí)間間隔相同，故有公式(3)銫鐘組下一時(shí)刻的鐘差估計(jì)可用本時(shí)刻銫鐘組鐘差與氫鐘組時(shí)間尺度速率和時(shí)間間隔乘積的和表示；

假設(shè)輸入觀測序列1表示為y′_j，對應(yīng)時(shí)標(biāo)為x_j，權(quán)重為p_j；觀測序列2一階導(dǎo)數(shù)表示為對應(yīng)時(shí)標(biāo)為權(quán)重為輸出序列則是要得到的平滑曲線表示為y_i，對應(yīng)時(shí)標(biāo)為x_i；定義三個(gè)量：

1)曲線的平滑度：

式中，的表達(dá)式是未知的，需根據(jù)平滑的數(shù)據(jù)對其三階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì)；在兩點(diǎn)[x_i+1,y_i+1]和[x_i+2,y_i+2]之間的平滑曲線被定義為由鄰近的四個(gè)點(diǎn)i，i+1，i+2，i+3得到的一個(gè)三階的拉格朗日多項(xiàng)式L_i(x)：

其三階導(dǎo)數(shù)為：

每對數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的三階導(dǎo)數(shù)設(shè)定為常量，式(1)可以表示為：

其中

這個(gè)平滑的定義表示理想的平滑函數(shù)是一個(gè)時(shí)間的二次函數(shù)，其一階導(dǎo)數(shù)是一個(gè)線性函數(shù)；

2)平滑曲線對觀測值的逼真度：

3)平滑曲線對觀測值一階導(dǎo)數(shù)的逼真度：

一階導(dǎo)數(shù)的平滑值可以根據(jù)平滑函數(shù)值y_i表示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vondark-Cepek濾波的氫銫時(shí)間尺度融合方法，其特征在于：所述的步驟1之前對實(shí)驗(yàn)室測得的原子鐘鐘差數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，分別選擇銫原子鐘組和氫原子鐘組中長短期穩(wěn)定度最佳的原子鐘作為參考鐘，利用時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測量同一鐘組內(nèi)其他原子鐘與該參考鐘的鐘差數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Vondark-Cepek濾波的氫銫時(shí)間尺度融合方法，其特征在于：所述的預(yù)處理得到的鐘差數(shù)據(jù)采用3σ法則去除異常點(diǎn)，同時(shí)檢測鐘差數(shù)據(jù)的連續(xù)性，對于連續(xù)缺失數(shù)據(jù)小于5個(gè)測量周期的鐘差序列采用插值法進(jìn)行修補(bǔ)；對于鐘差數(shù)據(jù)連續(xù)缺失大于5個(gè)測量周期的，則將該原子鐘在守時(shí)鐘組中予以剔除。