[發明專利]一種基于殘差修正的高精度時頻信號動態駕馭方法

在審

• 申請號: 202011365911.6
• 申請日: 2020-11-29
• 公開（公告）號: CN112636857A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 李雨薇;劉婭;李孝輝;薛艷榮;陳瑞瓊
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L7/00;H04L7/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種基于殘差修正的高精度時頻信號動態駕馭方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，將原子鐘輸出1PPS脈沖信號輸入至時間間隔計數器中，將10MHz正弦信號輸入相位微調器中，與國家標準時間UTC(k)進行時間比對，測量得到時頻信號建立的時間尺度和溯源參考時間的時差數據；

步驟2，對步驟1的時差數據進行預處理，判斷并識別時差數據的完好性、粗差剔除和數據異常，并剔除粗差，修正時差數據；

步驟3，將預處理后的時差數據作為有效的時差數據，當時差數據大于設定閾值時，調整信號相位或者頻率，使該信號與參考信號的差值小于設定范圍，并在下一時刻繼續判斷時差數據，若時差數據仍然大于設定閾值，則繼續調整信號相位或者頻率；當時差數據小于等于設定閾值時，進入下一步；

步驟4，當測量時間小于設定的測控周期時，累積時差數據；當測量時間等于設定的測控周期時，根據時間頻率信號的規律，建立時差數據隨著時間變化的時差模型；時差模型表達式為其中y(t)為時差數據，a₀為初始相位，a₁為頻偏，a₂為老化率，t₀為測量的起始時刻，t為測量時刻，x_r(t)為隨機誤差；對參數a₀、a₁和a₂進行實時估計，估計值記為和

步驟5，利用步驟4得到的參數，建立時差模型，并預測下一個測控周期的時差數據令測控周期為h,預報值根據模型參數計算調整量α表示頻率調整因子，β表示相位調整因子；

步驟6，利用步驟4得到的參數，建立時差模型，并預測未來1個測控周期內的所有的時差數據。預報值計算公式為其中t₁＝1,2…h。采集未來1個測控周期內時差測量的實際值，與步驟5得到的預報值按時標相減，獲得時差數據的殘差j為第j個殘差，j＝1,2…m，m為殘差的總個數；計算當前測控周期殘差平均值的偏移量

步驟7，將步驟6得到的偏移量修正至得到新的令k為測控周期數，則有和分別表示第k個和k+1個測控周期時差模型的一次項系數和修正一次項系數，完成殘差修正；

步驟8，經過步驟7確定修正后時差模型的系數建立新的時差模型；預報下一個測控周期h時刻的時差數據，判斷該時差數據與頻率偏差的乘積，當調整量為反之，判斷的大小。若在±1ns以內，調整量為若調整量為

步驟9，當溯源參考可用時，重復步驟4至步驟8，計算得到調整量off_adj，判斷off_adj與頻率穩定度ADEV_t的關系，當off_adj＞ADEV_t，則off_adj＝ADEV_t，反之，off_adj＝off_adj；當溯源參考不可用時，利用24小時的歷史溯源數據，按照步驟4和步驟5擬合模型參數并預報下一個測控周期的時差值若預報值增大，則off_adj＝-ADEV_t，在此基礎上，重新預報，循環類推，直到時差預報值減小；若預報值減小，當off_adj＝off_adj；當直至溯源參考恢復正常。

2.根據權利要求1所述的基于殘差修正的高精度時頻信號動態駕馭方法，其特征在于：所述的步驟2中，時差數據的預處理通過采集數據的時標，結合測量周期，判斷時差數據是否連續，如果時差數據不連續，則通過前兩個時差數據求取平均值的方法內插數據，保證時差數據的連續性；使用3Sigma法則對時差數據進行粗差檢驗，當出現粗差時，剔除并內插數據；當時差數據跳變時，使用跳變前時差數據的平均值對跳變數據進行修正補償。

3.根據權利要求1所述的基于殘差修正的高精度時頻信號動態駕馭方法，其特征在于：所述的步驟3中，設定閾值選擇為幾十納秒。