时间信号产生系统、校准控制装置及校准控制方法制造方法及图纸

本公开提供了一种时间信号产生系统、校准控制装置及方法。该校准控制装置包括：数据获取模块，用于获取多个历史数据，每个所述历史数据至少包括一历史实际值以及该历史实际值相对于一历史标准值的历史偏差值；偏差预测模块，用于根据所述历史数据计算所述实际值与所述偏差值之间的映射函数并根据所述映射函数计算与预测的一未来实际值相对应的未来偏差值；校正控制模块，用于根据所述未来偏差值对当前实际值进行校准以产生校准后的未来实际值。本公开可以进行更优的校准控制。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及校正控制
，具体而言，涉及一种校准控制装置、校准控制方法以及应用该校准控制装置的时间信号产生系统。
技术介绍
在很多系统中，需要引入校准控制方案使得系统的性能得以改善。以时间信号产生系统为例：1967年国际计量大会重新定义了秒长为位于海平面上的铯原子钟内铯原子基态的两个超精细能级在零磁场中跃迁辐射震荡9192631770个周期所持续的时间，至此人类进入了原子时时代。现今，精准时间计量已经成为国民经济的基础，其在电力、通信、导航以及自动控制等诸多领域扮演着重要角色，在国防建设中更是不可或缺。国际计量局负责产生以及维护世界标准时间(又称UTC，协调世界时)，世界标准时间由分布在全球70多个实验室近500台原子钟经过加权平均产生。各区域性、地方性(下称本地)的时间频率计量单位与国际计量局定期交换数据，从而实现世界范围内时间频率的统一。原子钟是一种精密的频率源，依据它稳定的频率特性产生精准时间。受限于电学器件和实验室环境等因素的影响，其输出的时间频率信号不可避免地存在随机噪声。因此，国际计量局通过大量原子钟的加权平均最小化噪声，产生准确、稳定的世界标准时间。本地时间频率计量单位主要参考世界标准时间作为标准，维持本地时间频率标准。由于时间这一物理量的特殊性，只有过去的时间才可以精确计量，而实际应用的时间是连续信号。鉴于 这一原因，本地时间信号产生系统需要通过比较其与世界标准时间(或其他参考标准)的偏差，在实际时间频率信号产生时进行必要的校准。然而现有技术中对于上述本地时间信号产生系统或类似系统的校准控制技术尚存在有待改进之处。需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种校准控制装置、校准控制方法以及应用该校准控制装置的时间信号产生系统，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。本专利技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本专利技术的实践而习得。根据本公开的一个方面，提供一种校准控制装置，包括：数据获取模块，用于获取多个历史数据，每个所述历史数据至少包括一历史实际值以及该历史实际值相对于一历史标准值的历史偏差值；偏差预测模块，用于根据所述历史数据计算所述实际值与所述偏差值之间的映射函数并根据所述映射函数计算与预测的一未来实际值相对应的未来偏差值；校正控制模块，用于根据所述未来偏差值对当前实际值进行校准以产生校准后的未来实际值。在本公开的一种示例性实施例中，所述实际值为一频率源输出的时间频率，所述标准值为标准时间频率。在本公开的一种示例性实施例中，所述实际值包括随时间变化的物理量、随频率变化的物理量、随空间方位变化的物理量中的一个或多个。在本公开的一种示例性实施例中，所述偏差预测模块包括：随机分组单元，用于将所述历史数据随机分为多个数据组，每个所述数据组包括相同数量的所述历史数据；函数拟合单元，用于针对每个所述数据组，利用一待拟合函数对其 中的历史数据进行拟合得到所述映射函数；权重计算单元，用于评估各所述映射函数的拟合度，并根据各所述映射函数的拟合度计算各所述映射函数对应的权重值；偏差预测单元，用于分别通过各所述映射函数计算所述未来实际值对应的偏差值；加权平均单元，用于根据各所述映射函数对应的权重值，对通过各所述映射函数计算得到的偏差值进行加权平均得到一加权平均值；偏差统计单元，所述随机分组单元、函数拟合单元、偏差预测单元、权值计算单元及加权平均单元重复计算多个所述加权平均值；所述偏差统计单元用于统计出出现概率最高的所述加权平均值作为所述未来偏差值。在本公开的一种示例性实施例中，所述权重计算单元中，针对每一所述映射函数，利用除该映射函数对应的所述数据组之外的所有所述数据组中的所述历史数据评估该映射函数的拟合度。根据本公开的一个方面，提供一种校准控制方法，包括：S1.获取多个历史数据，每个所述历史数据至少包括一历史实际值以及该历史实际值相对于一历史标准值的历史偏差值；S2.根据所述历史数据计算所述实际值与所述偏差值之间的映射函数并根据所述映射函数计算与预测的一未来实际值相对应的未来偏差值；S3.根据所述未来偏差值对当前实际值进行校准以产生校准后的未来实际值。在本公开的一种示例性实施例中，所述实际值为一频率源输出的时间频率，所述标准值为标准时间频率。在本公开的一种示例性实施例中，所述实际值包括随时间变化的物理量、随频率变化的物理量、随空间方位变化的物理量中的一个或多个。在本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S2包括：S21.将所述历史数据随机分为多个数据组，每个所述数据组包括相同数量的所述历史数据；S22.针对每个所述数据组，利用一待拟合函数对其中的历史数据进行拟合得到所述映射函数；S23.评估各所述映射函数的拟合度，并根据各所述映射函数的拟合度计算各所述映射函数对应的权重值；S24.分别通过各所述映射函数计算所述未来实际值对应的偏差值；S25.根据各所述映射函数对应的权重值，对通过各所述映射函数计算得到的偏差值进行加权平均得到一加权平均值；S26.重复上述步骤S21～S25，得到多个所述加权平均值，并统计出出现概率最高的所述加权平均值作为所述未来偏差值。在本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S24中，针对每一所述映射函数，利用除该映射函数对应的所述数据组之外的所有所述数据组中的所述历史数据评估该映射函数的拟合度。根据本公开的一个方面，提供一种时间信号产生系统，包括上述任意一项所述的校准控制装置。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1中示意性示出本公开示例性实施例中一种校准控制装置的框图。图2中示意性示出本公开示例性实施例中一种校准控制装置的原理图。图3中示意性示出本公开示例性实施例中一种偏差预测模块的框图。图4中示出表1中各映射函数的相对的权重。图5中示出多种随机分组方案预测的偏差值分布。图6中示出氢原子钟相对参考时标的频率。图7中示出表2中各映射函数的相对的权重。图8中示出本公开示例性实施例中未来偏差值预测方案和Kalman滤波方案的比较结果。图9以及图10中示出本公开示例性实施例中未来偏差值预测方案在不同预测时间长度条件下的预测的偏差值的均方根。图11示意性示出本公开示例性实施例中一种校准控制方法流程图。图12示意性示出图11中步骤S2的流程图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准控制装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取多个历史数据，每个所述历史数据至少包括一历史实际值以及该历史实际值相对于一历史标准值的历史偏差值；偏差预测模块，用于根据所述历史数据计算所述实际值与所述偏差值之间的映射函数并根据所述映射函数计算与预测的一未来实际值相对应的未来偏差值；校正控制模块，用于根据所述未来偏差值对当前实际值进行校准以产生校准后的未来实际值。

【技术特征摘要】
1.一种校准控制装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取多个历史数据，每个所述历史数据至少包括一历史实际值以及该历史实际值相对于一历史标准值的历史偏差值；偏差预测模块，用于根据所述历史数据计算所述实际值与所述偏差值之间的映射函数并根据所述映射函数计算与预测的一未来实际值相对应的未来偏差值；校正控制模块，用于根据所述未来偏差值对当前实际值进行校准以产生校准后的未来实际值。2.根据权利要求1所述的校准控制装置，其特征在于，所述实际值为一频率源输出的时间频率，所述标准值为标准时间频率。3.根据权利要求1所述的校准控制装置，其特征在于，所述实际值包括随时间变化的物理量、随频率变化的物理量、随空间方位变化的物理量中的一个或多个。4.根据权利要求1～3任意一项所述的校准控制装置，其特征在于，所述偏差预测模块包括：随机分组单元，用于将所述历史数据随机分为多个数据组，每个所述数据组包括相同数量的所述历史数据；函数拟合单元，用于针对每个所述数据组，利用一待拟合函数对其中的历史数据进行拟合得到所述映射函数；权重计算单元，用于评估各所述映射函数的拟合度，并根据各所述映射函数的拟合度计算各所述映射函数对应的权重值；偏差预测单元，用于分别通过各所述映射函数计算所述未来实际值对应的偏差值；加权平均单元，用于根据各所述映射函数对应的权重值，对通过各所述映射函数计算得到的偏差值进行加权平均得到一加权平均值；偏差统计单元，所述随机分组单元、函数拟合单元、偏差预测单元、权值计算单元及加权平均单元重复计算多个所述加权平均值；所述偏差统计单元用于统计出出现概率最高的所述加权平均值作为所述未来偏差值。5.根据权利要求4所述的校准控制装置，其特征在于，所述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉琢，张爱敏，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11