[發明專利]基于等價權函數估計的對原子鐘時差序列的處理方法

在審

• 申請號: 202010539922.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111814103A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 藺玉亭;李國俊;王曉芳;史豐豐;李兆南;趙潤;孫文龍;楊玉婷;閆芳君
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61081部隊
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G04F5/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 鄒仕娟

本發明提供了一種基于等價權函數估計的對原子鐘時差序列的處理方法，用以解決鐘差測量中對粗差數據識別、判定能力不足及預測精度低的問題。所述基于等價權函數的對時差序列的處理方法，計算時差序列的標準化殘差及確定權函數臨界值的基礎上，構造等價權函數，并采用迭代算法求解得到函數參數。本發明克服了粗差等異常觀測數據的影響，得到更為可靠的模型參數，通過對觀測結果的權重進行重新計算，控制測量誤差對擬合結果的影響，對不同的觀測數據分類加權，克服了不良數據對于觀測結果的影響，提高了估計精度，同時對于測量數據中的偏差也具有抑制作用。

技術領域

本發明屬于衛星導航領域，具體涉及一種基于等價權函數估計的對原子鐘時差序列的處理方法。

背景技術

原子鐘是目前世界上最準確的計時工具，利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波進行計時，這種電磁波是量子化的，其特征頻率非常穩定，可以保證時間測量的高度精確性，為天文、航海、宇宙航行提供了強有力的保障。利用原子鐘計時，需要求解原子鐘模型的參數。原子鐘模型參數求解的準確性取決于鐘差數據的質量和參數求解算法的有效性。鐘差數據受到鐘性能的影響，經常會出現較大偏差乃至粗差。因此，參數求解算法是否能發現不良數據并克服其影響，成為衡量對原子鐘異常時差序列的處理是否有效的標準。

原子鐘模型的建立方法有多種：多項式建模、頻譜分析建模、ARMA建模、灰色系統分析建模等，這些建模方法從不同角度對原子鐘的數據進行分析，力求給出原子鐘特性的精確描述。而模型參數求解也有多種方法可供選擇：最小二乘法依據最小平方和原則控制參數誤差，算法簡單實用；Kalman濾波通過建立狀態方程和觀測方程求解參數，短期精度較高；神經網絡等方法也在求解原子鐘模型參數過程中得到應用。

最小二乘法和Kalman濾波求解的前提是鐘差增量為隨機變量，且滿足平穩遍歷條件。然而鐘差測量過程產生的粗差數據破壞了數據特征，對于鐘差測量中經常出現的粗差數據判定和識別能力不足，個別的粗差數據將對結果產生系統性影響。神經網絡方法雖然可以削弱突變信號的影響，但是短期預測精度較低。

發明內容

本發明實施例為了解決鐘差測量中對粗差數據識別、判定能力不足及預測精度低的問題，提出了一種基于等價權函數的對時差序列的處理方法，通過構造等價權函數求解原子鐘參數，能夠克服粗差等異常觀測數據的影響，得到更為可靠的原子鐘模型參數解，提高整體預測精度。

為了實現上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

一種基于等價權函數估計的對原子鐘時差序列的處理方法，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，獲得需要處理的原子鐘時差序列數據；

步驟S2，計算所述時差序列數據的第i次計算的標準化殘差；

步驟S3，確定權函數臨界值；

步驟S4，根據標準化殘差及權函數臨界值構造第i次計算的等價權函數；

步驟S5，對所述等價權函數求解，得到第i次計算的等價權函數參數；

步驟S6，當i＝1時，令i＝i+1，轉入步驟S2；當i1時，計算第i次計算的等價權函數參數與第i-1次計算的等價權函數參數的迭代差；

步驟S7，判斷所述迭代差是否小于設定閾值；當小于閾值時，則以第i次等價權函數及求得的參數為結果并輸出；當大于閾值時，則令i＝i+1，轉入步驟S2。

上述方案中，所述步驟S2中通過式(1)計算標準化殘差：

式(1)中，a_i為A的第i行元素組成的向量，N＝A^TPA，P_i為第i個元素的權重，v_i是(AX-L)殘差序列第i行元素組成的向量，是均方差因子均方根的估計值。