[发明专利]利用时间窗消除秒脉冲抖动的方法

说明书

技术领域

本发明属于高精度测量领域，具体涉及一种消除秒脉冲抖动的方法。

背景技术

目前，在卫星导航、目标探测和定位等领域内均需要高精度的时间测量,传统的以秒为单位的时间基准已不满足实际需求，尤其在宇航军工方面和大型物理实验中，时间间隔测量作为一种重要的鉴别和探测手段，对测量的精度要求非常严格，有时需要达到ps量级,因而如何提高时间测量的精度成为这一领域的重要课题。

目前高精度时间测量主要聚焦于两方面内容：长时间测量精度和短时间测量精度，其中一般把小于1s的时间间隔定义为短时间。

其中长时间测量主要使用GPS秒脉冲，目前随着GPS技术的发展，GPS秒脉冲精度能达到μs量级。

而短时间测量则采用的晶振时钟和GPS秒脉冲结合，因为GPS秒脉冲在进行短时间测量时，其抖动误差将会大大影响测量精度，因此需在测量过程中不断消除秒脉冲的抖动误差，对晶振时钟反复修正来最终实现精确度的提高，因此秒脉冲抖动消除的效果直接决定了时间测量的精度，秒脉冲消抖技术的研究是这一领域的核心内容。

现有技术中，秒脉冲抖动消除主要采用以下方法：由于GPS秒脉冲的累计误差较小，而晶振时钟（ns级）的随机误差较小，所以传统的消抖技术根据秒脉冲与晶振时钟精度互补的特点，对二者进行比较分析使二者互为参考。首先使用计数器和比较器对晶振时钟进行分频，产生晶振秒脉冲信号，对晶振秒脉冲和GPS秒脉冲信号的相位进行比较，产生偏差序列，该偏差包括GPS秒脉冲的抖动误差和晶振的累计误差。采用数学回归模型对对两种误差进行估计，从而分离出各自的误差，并对晶振累计误差进行最小二乘法在线主动补偿，实现GPS脉冲抖动误差的消除和时钟精度的提高。

虽然经上述消抖方法进行消抖后的时间精度能提高到100ns，但是由于该方法涉及到了分频以及序列比较、数学回归模型的处理，计算复杂，且需要巨大的样本数据量才能够进行，所以对处理器CPU的计算能力也有较高要求，实时性不高，实际应用受到极大限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种利用时间窗消除秒脉冲抖动的方法，该方法实现简单，能够很好的消除秒脉冲抖动误差，精度为几纳秒；且实时性高。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤1、设定时间窗长度为n；开始接收秒脉冲，当初始秒脉冲到达后，本地晶振开始计数；

步骤2、令i=1；

步骤3、当初始秒脉冲之后的第i个秒脉冲达到后，本地晶振停止计数，测得本地晶振时间计数为N_i，并将N_i存储为第i个秒脉冲对应的存储值；

步骤4、使本地晶振重新开始计数，并令i自增1；

步骤5、判断i＜n是否成立，若成立则返回步骤3，若不成立，则进入步骤6；

步骤6、当初始秒脉冲之后的第i个秒脉冲到达后，本地晶振停止计数，测得本地晶振时间计数为N_i，以第i个秒脉冲为终点的长度为n的时间窗内，所有秒脉冲对应计数值的均值为并计算该时间窗内各计数值与均值之间的偏差值其中m取遍i-n+1至i中的所有整数；设定偏差阈值，将所有小于偏差阈值的偏差值对应的计数值取平均，记为A_i，并将A_i存储为第i个秒脉冲对应的存储值；

步骤7、使本地晶振重新开始计数，且令i自增1；

步骤8、判断所发射的一系列秒脉冲是否发射结束，若没有结束，则返回步骤6，若发射结束，则执行步骤9；

步骤9、使用本地晶振根据每个秒脉冲对应的存储值模拟所发射的一系列秒脉冲。

优选地，在上述步骤1中根据所需计算的整秒时间的精度设定时间窗长度。

有益效果

1、该方法以本地晶振对两相邻秒脉冲的间隔进行计数，通过对计数值进行平均计算，剔除与总平均值相差较大的计数值并重新取平均，该方法实现简单，能够很好的消除秒脉冲抖动误差，而且由于可以根据秒脉冲的抖动强度来选择计数值的数量，实现了自适应的效果，本方法可以达到的精度为几纳秒。

2、本方法在选择时间窗长度时，可根据所需计算的整秒时间的精度来进行窗长调整，其中窗长越大精度越高，且该方法以脉冲到达为准，实时性高。

附图说明

图1为本方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并举具体实施例来对本发明进行进一步地说明。