[發明專利]一種基于時頻特征的銣鐘異常診斷方法

有效

• 申請號: 202011100802.1
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112269196B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 周建華;劉勇;趙金賢;孫健;馮煒;韋官余;閆芳君;李躍躍;羅凱;楊浩;徐歡;樊煥貞;薛潤民;房紅征
• 申請（專利權）人: 周建華;劉勇;中國人民解放軍61081部隊
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25;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時頻特征的銣鐘異常診斷方法，用以解決現有技術中通過遙測數據診斷銣鐘工作狀態異常的問題。所述銣鐘異常診斷方法包括如下步驟：步驟S1,提取遙測銣鐘信號在時域和頻域下的典型特征值；步驟S2，分析周期內所提取的典型特征值的變化趨勢；步驟S3，根據正常狀況下的時頻特征值確定特征值閾值范圍；步驟S4，在所述特征值閾值范圍內，分析時域特征值和頻域特征值的變化趨勢，并根據變化趨勢，分析銣鐘是否存在異常。本發明基于時域和頻域特征分析實現對銣鐘異常的診斷，準確檢測和識別銣鐘異常，對星上銣鐘工作狀態做出智能評估，為地面控制中心決策提供數據支撐，提升其對在軌導航衛星有效載荷關鍵部件的長期管理能力。

技術領域

本發明屬于衛星導航領域，具體涉及一種基于時頻特征的銣鐘異常診斷方法。

背景技術

銣原子鐘具有體積小、質量小、功耗小、價格低等特點，廣泛應用于航天器的守時授時，是北斗導航衛星有效載荷的精密時鐘源，其穩定性對導航定位精度有重要影響。在北斗導航衛星系統中，星載銣鐘作為導航信號生成和系統測距的星上時間基準，為導航系統提供精確、穩定的頻率源，是導航衛星有效載荷的核心部件，其性能和工作狀態直接決定了用戶的導航定位精度。因此，需要保證銣鐘的穩定運行，對可能出現的故障進行預測，并依據故障征兆進行及時的冗余切換，保障系統連續、穩定的運行。

現有技術中，通過實時分析遙測數據實現對銣鐘異常的監測。但是，衛星遙測參數數據量極大，采用常規的數據處理方法效果較差；同時，與星上銣鐘相關的遙測參數大多呈平穩變化，難以直接從原始數據中觀察到故障先兆信息，對異常診斷提出了更高的要求。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本發明提供了一種基于時頻特征的銣鐘異常診斷方法，在每個周期時間內，通過統計的正態時頻特征信息對提取的遙測銣鐘信號在時域和頻域下的典型特征值進行趨勢分析，從而檢測銣鐘運行狀況，準確檢測和識別銣鐘異常。

為了實現上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

本發明實施例提供了一種基于時頻特征的銣鐘異常診斷方法，所述銣鐘異常診斷方法包括如下步驟：

步驟S1，提取遙測銣鐘信號在時域和頻域下的典型特征值；

步驟S2，分析周期內所提取的典型特征值的變化趨勢；

步驟S3，根據正常狀況下的時頻特征值確定特征值閾值范圍；

步驟S4，在所述特征值閾值范圍內，分析時域特征值和頻域特征值的變化趨勢，并根據變化趨勢，分析銣鐘是否存在異常。

上述方案中，所述遙測銣鐘信號，為一個周期內的信號，所提取的特征值，是周期內的信號時頻特征值。

上述方案中，所述時域的典型特征值，采用固定時間窗內的均值M、標準差S和極值P，計算公式如下：

式(1)至(3)中，N為固定時間窗內的采樣點數，a_i為第i個遙測點的數值，M、S和P分別為固定時間窗內遙測值的均值、標準差和極值。

上述方案中，所述頻域的典型特征值，采用頻譜X(k)和功率譜P(w)，計算公式如下：

式(4)和(5)中，N為固定時間窗內的采樣點數，a_i為第i個遙測點的數值，T為固定時間窗的長度；F_T(w)是遙測銣鐘信號的傅里葉變換。

上述方案中，所述固定時間窗為遙測銣鐘信號的一個周期。

上述方案中，所述步驟S4，進一步包括：