[發(fā)明專利]一種基于灰色模型的綜合原子時建立方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011006434.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112329197A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 楊嘉明;袁媛;楊帆;王超
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06F17/11
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

1.一種基于灰色模型的綜合原子時建立方法，其特征在于：該方法選用由氫鐘和銫鐘構成的原子鐘組，在原子鐘組內(nèi)選出穩(wěn)定性最好的一臺鐘作為主鐘，其他的作為副鐘，利用計數(shù)器循環(huán)采集主鐘信號與副鐘的時差；再將原子鐘組作為組合鐘，利用原子時算法，獲得主鐘與組合鐘的鐘差值；將主鐘與組合鐘的鐘差值和主鐘與副鐘的鐘差值相加作為副鐘與組合鐘的鐘差計算值；根據(jù)灰色模型建立鐘差預測模型，得到組合鐘與其它原子鐘的鐘差預測值；引入懲罰系數(shù)，使用前次的預測誤差和懲罰系數(shù)來修正鐘差預測值；根據(jù)組合鐘與其它原子鐘的鐘差計算值和鐘差預測值，對原子鐘組內(nèi)各鐘的權值進行動態(tài)分配，計算主鐘與組合鐘的鐘差值，即得綜合原子時。

2.根據(jù)權利要求1所述的綜合原子時建立方法，其特征在于：該方法包括如下具體步驟：

(1)搭建綜合原子時系統(tǒng)

首先在由氫鐘和銫鐘構成的原子鐘組內(nèi)選出穩(wěn)定性最好的一臺鐘作為主鐘，在原子鐘組內(nèi)部，利用計數(shù)器循環(huán)采集主鐘信號與副鐘的時差；再將原子鐘組作為組合鐘，利用原子時算法，獲得主鐘與組合鐘的鐘差值，使得綜合時間尺度的穩(wěn)定度優(yōu)于任一單臺鐘的穩(wěn)定度，將主鐘與組合鐘的鐘差值和主鐘與副鐘的鐘差值相加作為副鐘與組合鐘的鐘差計算值，即實際值；

(2)利用灰色模型建立鐘差預測模型

鐘差預測模型的建模過程如下：

假設原子鐘組內(nèi)氫鐘i與組合鐘鐘差的初始數(shù)據(jù)為：

X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，...，x⁽⁰⁾(n)) (1)

將其進行一次累加，得到序列為：

X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),...,x⁽¹⁾(n)) (2)

初始結(jié)果累加后可以弱化數(shù)據(jù)的隨機性，生成x⁽¹⁾緊鄰均值序列z⁽¹⁾，其中：

z⁽¹⁾＝0.5x⁽¹⁾(k-1)+0.5x⁽¹⁾(k),k＝2,3,...,n (3)

根據(jù)灰色理論建立一階一元微分方程GM(1，1)：

a、u分別為發(fā)展系統(tǒng)和灰色作用量，只要求出參數(shù)a、u，就能求出x⁽¹⁾(t)，進而求出x⁽⁰⁾的預測量；

對累加生成數(shù)據(jù)作均值生成B與常數(shù)項向量Y_n

用最小二乘法求解參數(shù)a、u，則

將公式(6)代入公式(4)中進行求解，得

于是得到預測值：

從而相應的得到鐘差預測值：

(3)補償灰色模型預測時差的誤差

引入預測懲罰的思想來提高灰色模型的預測精度，即，使用前次的預測誤差δ(k-1)和懲罰系數(shù)μ來修正預測值，由上一步得到的鐘差預測值為實測值為x_i(t),則修正后的鐘差預測值為：

(4)計算權值

采用滑動窗的方式，可求得氫鐘i在時間段(t-m,t)預測值與實際值的標準偏差為S_i，則其權重為：

∑ω_i(t)＝1 (11)；

(5)計算綜合原子時

由以上兩步計算得到的鐘差預測值和權值可計算綜合原子時為

3.根據(jù)權利要求2所述的綜合原子時建立方法，其特征在于：步驟(1)中所述綜合原子時系統(tǒng)包括作為組合鐘的原子鐘組、計數(shù)器、原子時算法模塊和綜合時間尺度，原子鐘組由氫鐘和銫鐘組成，在原子鐘組內(nèi)選出穩(wěn)定性最好的一臺原子鐘作為主鐘，其他的作為副鐘；

計數(shù)器，用于在原子鐘組內(nèi)部采集主鐘信號與副鐘的時差；

原子時算法模塊，獲得主鐘與組合鐘的鐘差值，使得綜合時間尺度的穩(wěn)定度優(yōu)于任一原子鐘的穩(wěn)定度。

4.根據(jù)權利要求2所述的綜合原子時建立方法，其特征在于：步驟(1)中所述計數(shù)器采集主鐘信號與副鐘時差的周期為1h。