[发明专利]基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法和系统

权利要求书

1.一种基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法，其特征在于，所述方法包括：

通过地面基准站和频率测量设备测量待检测铷原子钟的频率稳定度和初始频率准确度；

通过时差测量电路和北斗接收机测量待检测铷原子钟的时差信号；

根据所述频率稳定度和所述时差信号，构建卡尔曼滤波算法的测量矩阵；

构建四个参数的卡尔曼滤波算法的状态方程；所述四个参数包括：相位、频率、频漂和频率稳定度；

将所述频率稳定度、初始频率准确度和所述时差信号输入至处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出频率控制信息，以对待检测铷原子钟进行校准；

所述通过地面基准站和频率测量设备测量待检测铷原子钟的频率稳定度和初始频率准确度包括：

频率测量设备接收地面基准信号和待检测铷原子钟信号，根据所述地面基准信号和所述待检测铷原子钟信号，得到待检测铷原子钟的初始频率准确度和频率稳定度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述频率稳定度和所述时差信号，构建卡尔曼滤波算法的测量矩阵，包括：

获取所述状态方程和预先构建的线性连接矩阵；所述线性连接矩阵中相位和频率稳定度对应的元素为1，频率和频漂对应的元素为0；

根据所述状态方程和所述线性连接矩阵，得到测量矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量矩阵表示为：

Z(k)＝x₁(k)+x₄(k)+n₀(t)

其中，Z(k)＝H×X(k)，H表示线性连接矩阵，H＝(1 0 0 1)，×表示矩阵的乘法运算，X表示状态方程，X(k)表示第k次观测时的状态值，X(k)＝(x₁(k) x₂(k) x₃(k) x₄(k))^T，x₁(k)表示第k次观测时的相位，x₂(k)表示第k次观测时的频率，x₃(k)表示第k次观测时的频漂，x₄(k)表示第k次观测时的频率稳定度，(·)^T表示矩阵的转置运算，n₀(t)是零均值的白噪声，k表示观测序号，t表示观测时刻。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述状态方程表示为：

其中，表示系统状态转移矩阵，×表示矩阵的乘法运算，t表示观测时刻，τ表示观测时间间隔，Δx表示观测误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过时差测量电路和北斗接收机测量待检测铷原子钟的时差信号包括：

时差测量电路测量接收北斗接收机输出信号和铷原子钟输出信号，根据所述北斗接收机输出信号和所述铷原子钟输出信号的时差，得到待检测铷原子钟的时差信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述频率稳定度、初始频率准确度和所述时差信号输入至处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出频率控制信息，以对待检测铷原子钟进行校准包括：

根据所述频率稳定度、初始频率准确度，得到初始状态值和初始方差；

根据所述状态方程、所述初始状态值和所述初始方差更新预测状态值、预测方差和卡尔曼增益，得到测量结果；根据所述预测状态值、测量结果、预测方差和卡尔曼增益，得到估计方差和估值；

将所述估计方差和估值输入至状态方程进行迭代更新，当所述估计方差小于频率稳定度时，得到最优估计方差和最优估计状态值；

根据所述最优估计状态值，输出频率控制信息，以对待检测铷原子钟进行校准。