[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

说明书

本申请涉及一种基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法、系统、计算机设备和存储介质。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；根据频率稳定度和时差信号，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；四个参数包括：相位、频率、频漂和频率稳定度；将频率稳定度、初始频率准确度和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。采用本方法能够自动校准铷原子钟。

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法和系统。

背景技术

随着北斗授时的广泛应用，利用北斗定时信号的长期稳定性和高准确性，通过测量铷原子钟与卫星定时信号之间的时间偏差，采用卡尔曼滤波器计算出铷原子钟的频率偏差和频率漂移率参数，然后自动校准铷原子钟频率准确度，得到高准确度的频率信号。现有北斗卫星校准铷原子钟技术中主要采用预估初始频率准确度的方法，通过相位、频率以及频漂三个状态参数的卡尔曼滤波算法校准铷原子钟。

然而，高精度授时/守时系统内置铷原子钟，由于铷原子钟频率源输出频率都存在老化漂移的特性，即随着时间变化，其输出频率准确度变差，需定期将铷原子钟送计量院，用一级频率标准测量频率准确度，并手动对其校准，校准过程和设备复杂、时间长，而且影响高精度授时/守时系统的整体使用。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法、系统、计算机设备和存储介质。

一种基于北斗和地面基准传递的原子钟自动校准方法，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。

在其中一个实施例中，还包括：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。

在其中一个实施例中，还包括：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。

在其中一个实施例中，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。