一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法技术

本发明专利技术公开了一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法。本发明专利技术拟合方法为：1)对待拟合LOS信号进行检测；2)当检测到LOS信号电压值高于脉冲检测阈值V

【技术实现步骤摘要】
一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法


[0001]本专利技术涉及信息科学通信中高精度时间测量领域，尤其涉及一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法。

技术介绍

[0002]时间是极为重要的基本物理量，它不仅在日常生产生活中有着重要的应用，更在军事、前沿研究等领域扮演着重要角色。得益于高精度原子钟、光钟的飞速发展，时间信号已经成为了目前测量精度最高的物理量之一，被广泛用作参考物理量。
[0003]其中，时间信号的高精度测量主要指的是高精度时间偏差测量。目前比较成熟的方案有双混频时间偏差测量方案，其基本的思想是通过引入第三个公共频率源，并与两台待测频率源存在一个微小的频率差，来实现两台待测频率源微小时间差的放大。放大后的时间差容易被一般的时间探测器探测得到，之后再除以放大倍数，即可得到高精度的两台待测频率源的时间偏差。
[0004]近年来，研究人员又提出了线性光学采样的方案(也称作双光梳技术)来实现高精度的时间偏差测量。其基本思想也是通过引入第三台光梳，其频率与待测光梳的频率f
r
相差一个小量Δf
r
，来实现两台待测光梳脉冲信号时间间隔的放大。对于得到的第三台光梳分别与两台待测光梳进行线性光学采样所得到的线性光学采样信号(LOS信号)，需要对其进行拟合，以找出中心时刻，从而精确地计算出放大后的时间间隔，然后除以放大倍数，即f
r
/Δf
r
，从而得到精确的两台待测光梳的时间偏差。
[0005]另一方面，由于实际的应用场景是测量出时间偏差后，实时地进行两台待测光梳的同步，因此对于采集得到的LOS信号这一脉冲序列，需要不断地进行高精度的拟合操作，由于其中的脉冲脉宽远小于脉冲周期，因此对于整个周期进行拟合会极大地浪费资源、降低速度。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提出一种线性光学采样的双阈值拟合方法及时间偏差估计方法。本专利技术提出了双阈值探测的方法对LOS脉冲信号进行拟合，来实现对于拟合区间的合理精准选取。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种线性光学采样的双阈值拟合方法，其步骤包括：
[0009]1)对于待拟合的LOS信号进行检测；其中，参考光梳的频率与待测光梳的频率f
r
相差设定量Δf
r
；将参考光梳与待测光梳进行线性光学采样得到所述LOS信号；
[0010]2)当检测到LOS信号电压值高于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th1
作为LOS信号的开始；
[0011]3)当检测到LOS信号电压值高于脉冲达峰判定阈值V
check
时，记录下当前时刻t
check
；当再次检测到LOS信号电压值低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th2
；
[0012]4)如果满足t
check
＜t
th2
，则认为(t
th1
,t
th2
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；如果不满足t
check
＜t
th2
，则继续检测，直到LOS信号电压值再次低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th3
，此时(t
th1
,t
th3
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；
[0013]5)根据完整的LOS脉冲信号对应的时间区间拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻t。一种线性光学采样的双阈值时间偏差估计方法，其步骤包括:
[0014]1)对于待拟合的两列LOS信号分别进行检测；其中，将参考光梳与第一待测光梳进行线性光学采样所得LOS信号记为第一列LOS信号，将参考光梳与第二待测光梳进行线性光学采样所得LOS信号记为第二列LOS信号；参考光梳的频率与待测光梳的频率f
r
相差设定量Δf
r
；
[0015]2)当检测到第一列LOS信号电压值高于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th1
作为第一列LOS信号的开始；
[0016]3)当检测到第一列LOS信号电压值高于脉冲达峰判定阈值V
check
时，记录下当前时刻t
check
；当再次检测到第一列LOS信号电压值低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th2
；
[0017]4)如果满足t
check
＜t
th2
，则认为(t
th1
,t
th2
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；如果不满足t
check
＜t
th2
，则继续检测，直到第一列LOS信号电压值再次低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th3
，此时(t
th1
,t
th3
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；
[0018]5)根据完整的LOS脉冲信号对应的时间区间拟合得到第一列LOS信号峰值对应的中心时刻t1；
[0019]6)按照步骤2～5)的方法拟合得到第二列LOS信号峰值对应的中心时刻t2；
[0020]7)根据中心时刻t1、t2的差值得出放大后的时间间隔，将所述时间间隔除以对应的放大倍数得到两台待测光梳的时间偏差。
[0021]进一步的，获取连续n个LOS脉冲信号对应的时间区间(t
th1
‑
nt
s
,t
th2
+nt
s
)；步骤5)中，根据(t
th1
‑
nt
s
,t
th2
+nt
s
)拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻t；其中，t
s
表示单次采样的采样时间，n为拟合点数。
[0022]进一步的，LOS信号中的噪底电压为5mV，脉冲检测阈值V
threshold
为20mV，脉冲达峰判定阈值V
check
为200mV。
[0023]进一步的，利用高斯拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的积极效果为：
[0025]通过引入双阈值判定，第一去除了未出现LOS脉冲时的大量无用数据，节省了计算资源，提升了拟合速度；第二脉冲检测阈值和脉冲达峰阈值的双阈值判定，准确定位了LOS脉冲开始和结束时刻，使得拟合区间更为精确，利用高斯拟合能够最终获得更为精确的拟合峰中心时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性光学采样的双阈值拟合方法，其步骤包括：1)对于待拟合的LOS信号进行检测；其中，参考光梳的频率与待测光梳的频率f
r
相差设定量Δf
r
；将参考光梳与待测光梳进行线性光学采样得到所述LOS信号；2)当检测到LOS信号电压值高于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th1
作为LOS信号的开始；3)当检测到LOS信号电压值高于脉冲达峰判定阈值V
check
时，记录下当前时刻t
check
；当再次检测到LOS信号电压值低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th2
；4)如果满足t
check
＜t
th2
，则认为(t
th1
,t
th2
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；如果不满足t
check
＜t
th2
，则继续检测，直到LOS信号电压值再次低于脉冲检测阈值V
threshold
时，记录下当前时刻t
th3
，此时(t
th1
,t
th3
)区间对应一个完整的LOS脉冲信号；5)根据完整的LOS脉冲信号对应的时间区间拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻t。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取连续n个LOS脉冲信号对应的时间区间(t
th1
‑
nt
s
,t
th2
+nt
s
)；步骤5)中，根据(t
th1
‑
nt
s
,t
th2
+nt
s
)拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻t；其中，t
s
表示单次采样的采样时间，n为拟合点数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LOS信号中的噪底电压为5mV，脉冲检测阈值V
threshold
为20mV，脉冲达峰判定阈值V
check
为200mV。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，利用高斯拟合得到LOS信号峰值对应的中心时刻t。5.一种线性光学采样的双阈值时间偏差估计方法，其步骤包括:1)对于待拟合的两列LOS信号分别进行检测；其中，将参考光梳与第一待测光梳进行线性光学采样所得LOS信号记为第一列LOS信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭弘，吴腾，陈子扬，周超，张宇飞，于东睿，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：