时频基准信号快速生成方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种时频基准信号快速生成方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取恒温晶振稳定工作后输出的第一频率信号，对第一频率信号进行区分放大，得到第一区放信号和第二区放信号，输出第二区放信号作为时频基准信号；当铷原子钟进入稳态工作后，获取铷原子钟输出的第二频率信号，根据第二频率信号，采用频差倍增法测量第一区放信号的频率准确度；将频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量；根据相位微跃控制量校准第二区放信号，输出校准后的时频基准信号。采用本方法能够在无卫星信号的情况下快速地提供既准又稳的时频基准信号。的情况下快速地提供既准又稳的时频基准信号。的情况下快速地提供既准又稳的时频基准信号。

【技术实现步骤摘要】
时频基准信号快速生成方法、装置、设备和存储介质


[0001]本申请涉及信号处理
，特别是涉及一种时频基准信号快速生成方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着信号处理技术的发展，时频保障设备在实际使用过程中，需要以最快的速度进入正常工作状态，为时频设备提供时频基准信号。恒温晶振锁定时间短(5分钟以内)，但长期稳定度差，铷原子钟频率准确度高且长期稳定度好，但进入稳态工作时间较长(20分钟以上)。现有提高晶振长期稳定度的常用方法是采用GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)定时信号1pps(1Pulse Per Second，秒脉冲)。GNSS定时信号具有高准确度、高稳定度、低漂移的特点，利用该定时信号可以解决晶振老化引起的准确度下降和长期稳定性能差的问题。
[0003]然而，通过GNSS定时信号校准恒温晶振的输出频率，在接收不到卫星信号或者卫星信号受到干扰的情况下，不能稳定输出准确的频率信号，因此，提供一种适用于没有卫星信号情况下的时频保障设备具有重要意义，而目前的时频保障设备中，单一使用恒温晶振，提供的频率信号长期稳定度差，不能满足时频保备对频率长稳的要求，单一使用铷原子钟，则需要较长时间才能进入稳态工作，不能满足时频设备对进入正常工作所需时间的要求(一般要求小于5分钟)。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种时频基准信号快速生成方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0005]一种时频基准信号快速生成方法，所述方法包括：
[0006]获取恒温晶振稳定工作后输出的第一频率信号，对所述第一频率信号进行区分放大，得到第一区放信号和第二区放信号，输出第二区放信号作为时频基准信号；
[0007]当铷原子钟进入稳态工作后，获取铷原子钟输出的第二频率信号，根据所述第二频率信号，采用频差倍增法测量所述第一区放信号的频率准确度；
[0008]将所述频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量；
[0009]根据所述相位微跃控制量校准所述第二区放信号，得到校准后第二区放信号，以对时频设备进行频率校准。
[0010]在其中一个实施例中，还包括：对所述第一频率信号的第一区放信号进行多次倍频和混频，得到频率扩大信号，在每次混频时，将混频后的所述第二频率信号加入混频器；将混频后的所述第二频率信号和所述频率扩大信号混频，得到混频信号；通过计数器对所述混频信号测频，得到频率准确度。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：获取状态方程和预先构建的线性连接矩阵，根据所
述状态方程、所述线性连接矩阵以及预先设置的零均值的白噪声，得到测量矩阵；根据相位差、频率准确度和频率漂移率，构建卡尔曼滤波算法的状态方程；根据所述状态方程和测量矩阵进行卡尔曼滤波算法迭代，得到相位微跃控制量。
[0012]在其中一个实施例中，所述状态方程表示为：
[0013][0014]其中，是系统状态转移矩阵，设定相位差为x1，频率准确度为x2，频率漂移率为x3的卡尔曼过程噪声，t表示观测时刻，τ表示观测时间间隔，Δx表示观测误差。
[0015]在其中一个实施例中，还包括：所述第一频率信号和所述第二频率信号的频率为10MHz。
[0016]一种时频基准信号快速生成装置，所述装置包括：恒温晶振模块、铷原子钟模块、区分放大模块、频差倍增频率比对器、微处理器和相位微跃模块；
[0017]恒温晶振与区分放大模块连接，铷原子钟与频差倍增频率比对器连接，区分放大模块分别与频差倍增频率比对器和相位微跃模块连接，频差倍增频率比对器与微处理器连接，微处理器与相位微跃模块连接，相位微跃模块与时频设备连接；
[0018]恒温晶振稳定工作后输出第一频率信号至区分放大模块；区分放大模块将第一频率信号进行区分放大，输出第一区放信号和第二区放信号，在铷原子钟进入稳态工作前，区分放大模块输出第二区放信号至相位微跃模块，经相位微跃模块输出所述第二区放信号作为时频基准信号；铷原子钟进入稳态工作后输出第二频率信号至频差倍增频率比对器；频差倍增频率比对器接收第一区放信号和第二频率信号，输出频率准确度；微处理器用于根据频率准确度，通过卡尔曼滤波迭代输出相位微跃控制量；相位微跃模块用于根据相位微跃控制量校准第二区放信号，输出校准后的时频基准信号。
[0019]在其中一个实施例中，还包括：对所述第一频率信号的第一区放信号进行多次倍频和混频，得到频率扩大信号，在每次混频时，将混频后的所述第二频率信号加入混频器；将混频后的所述第二频率信号和所述频率扩大信号混频，得到混频信号；通过计数器对所述混频信号测频，得到频率准确度。
[0020]在其中一个实施例中，还包括：所述第一频率信号和所述第二频率信号的频率为10MHz。
[0021]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0022]获取恒温晶振稳定工作后输出的第一频率信号，对所述第一频率信号进行区分放大，得到第一区放信号和第二区放信号，输出第二区放信号作为时频基准信号；
[0023]当铷原子钟进入稳态工作后，获取铷原子钟输出的第二频率信号，根据所述第二频率信号，采用频差倍增法测量所述第一区放信号的频率准确度；
[0024]将所述频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量；
[0025]根据所述相位微跃控制量校准所述第二区放信号，输出校准后的时频基准信号。
[0026]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0027]获取恒温晶振稳定工作后输出的第一频率信号，对所述第一频率信号进行区分放大，得到第一区放信号和第二区放信号，输出所述第二区放信号作为时频基准信号；
[0028]当铷原子钟进入稳态工作后，获取铷原子钟输出的第二频率信号，根据所述第二频率信号，采用频差倍增法测量所述第一区放信号的频率准确度；
[0029]将所述频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量；
[0030]根据所述相位微跃控制量校准所述第二区放信号，输出校准后的时频基准信号。
[0031]上述时频基准信号快速生成方法、装置、计算机设备和存储介质，在铷原子钟进入稳态工作前，通过恒温晶振输出第一频率信号，经区分放大得到第一区放信号和第二区放信号，就可以在短时间内输出第二区放信号对时频设备进行频率校准，且输出信号短期稳定性好，当铷原子钟进入稳态工作后，以铷原子钟输出的第二频率信号为参考源通过频差倍增法快速测量第一区放信号的频率准确度，可以大幅缩短频率准确度的计算时间，将频率准确度输入微处理器，得到相位微跃控制量，根据相位微跃控制量实现对第二区放信号的校准，使得新的输出信号长期稳定性好。本专利技术实施例，可以用于接收不到北斗信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时频基准信号快速生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取恒温晶振稳定工作后输出的第一频率信号，对所述第一频率信号进行区分放大，得到第一区放信号和第二区放信号，输出所述第二区放信号作为时频基准信号；当铷原子钟进入稳态工作后，获取铷原子钟输出的第二频率信号，根据所述第二频率信号，采用频差倍增法测量所述第一区放信号的频率准确度；将所述频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量；根据所述相位微跃控制量校准所述第二区放信号，输出校准后的时频基准信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二频率信号，采用频差倍增法测量所述第一区放信号的频率准确度的步骤包括：对所述第一区放信号进行多次倍频和混频，得到频率扩大信号，在每次混频时，将混频后的所述第二频率信号加入混频器；将混频后的所述第二频率信号和所述频率扩大信号混频，得到混频信号；通过计数器对所述混频信号测频，得到频率准确度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述频率准确度输入至微处理器中进行卡尔曼滤波算法迭代，输出相位微跃控制量包括：获取状态方程和预先构建的线性连接矩阵，根据所述状态方程、所述线性连接矩阵以及预先设置的零均值的白噪声，得到测量矩阵；根据相位差、频率准确度和频率漂移率，构建卡尔曼滤波算法的状态方程；根据所述状态方程和测量矩阵进行卡尔曼滤波算法迭代，得到相位微跃控制量。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，是系统状态转移矩阵，设定相位差为x1，频率准确度为x2，频率漂移率为x3的卡尔曼过程噪声，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，所述方法还包括所述第一频率信号和所述第二频率信号的频率为10MHz。6.一种时频基准信号快...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢勇，史鹏亮，赵大勇，李麒，邓军，李爰媛，汤魁，姜苗苗，杜蒙杉，曹洪涛，李辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军九三二一六部队，
类型：发明
国别省市：