一种芯片原子钟驯服方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种芯片原子钟驯服方法、装置和系统。方法包括：获取并存储len_list秒的钟差数据；对前n秒和后n秒钟差数据分别求平均得到t_start和t_end；若大于阈值，根据当前时刻钟差数据反推频差，对原子钟输出频率进行调整；若小于或等于阈值，根据卡尔曼滤波算法预测下一时刻钟差，折算频率控制量对原子钟输出频率进行调整；每间隔len_list秒将存储的钟差数据置空并重复执行上述步骤。本发明专利技术能够避免卡尔曼滤波使频率调整量无法收敛的问题，显著提升驯服稳定性、快速性和准确性的效果。快速性和准确性的效果。快速性和准确性的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片原子钟驯服方法、装置和系统


[0001]本申请涉及原子钟
，特别是涉及一种芯片原子钟驯服方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]目前，时间频率标准以铯钟氢钟和铷钟为主，但由于它们价格昂贵、对使用环境具有较高要求，无法在日常生活中广泛使用。
[0003]日常生活中，随着信息技术的飞速发展，用户需要高精度的时间频率标准的场景日益增加，却由于时间频率标准的功耗成本、体积较高，无法满足实际应用需求。芯片原子钟因其体积小、功耗低、时频特性优良等应用特性，成为物联网高速发展环境下不可替代的时间频率标准选择。
[0004]实际应用中，芯片原子钟存在频率漂移和老化问题，加上卫星信号接收机质量参差不齐，导致芯片钟PPS信号输出不能满足时间频率用户的精度需求。芯片原子钟具有较好的短期稳定性，而卫星信号接收机的短期稳定性很差，若不根据实际情况采取一定的控制策略，芯片原子钟很难在驯服后保证优良的守时特性。
[0005]与此同时，实际测试校准过程中，部分场景可能无法使用频率测量设备，在不知道实际频率偏差情况下，往往难以判断实时的芯片原子钟的频率偏差。现有的卡尔曼滤波频率调整根据钟差给予频率调整反馈，当钟差较大但频率接近参考频率标准时，频率调整量无法收敛，导致频率在与参考频率标准交叉后继续调整远离10MHz。

技术实现思路

[0006]基于此，针对上述技术问题，提供一种芯片原子钟驯服方法、装置和系统，已解决现有尔曼滤波频率调整根据钟差给予频率调整反馈，当钟差较大但频率接近参考频率标准时，频率调整量无法收敛的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]第一方面，一种芯片原子钟驯服方法，应用于计算机，包括：
[0009]S1，实时获取时间测量芯片测量到的钟差数据，并存储len_list秒的钟差数据；
[0010]S2，对所述len_list秒的钟差数据中的前n秒钟差数据和后n秒钟差数据分别求平均，平均值分别记为t_start和t_end；
[0011]S3，判断是否大于预设阈值；
[0012]S4，若大于预设阈值，利用预先建立的钟差模型，根据当前时刻钟差数据反推频差，并根据反推出来的频差对芯片原子钟的输出频率进行调整；
[0013]S5，若小于或等于预设阈值，根据卡尔曼滤波算法预测下一时刻钟差，折算频率控制量发送给芯片原子钟，对芯片原子钟的输出频率进行调整；
[0014]S6，每间隔len_list秒，将存储的钟差数据置空，并重复执行S2
‑
S5。
[0015]可选地，在步骤S1前还包括设置一个钟差数据栈t_list，所述钟差数据栈t_list的长度为len_list；通过所述钟差数据栈t_list存储len_list秒的钟差数据。
[0016]可选地，钟差模型的建立包括：
[0017]记录芯片原子钟的钟差数据和频率数据，根据频率数据计算得到相应频差数据；
[0018]对所述钟差数据与所述频差数据进行相关性分析，得到钟差模型。
[0019]进一步可选地，利用皮尔逊相关系数法进行相关性分析。
[0020]可选地，所述len_list为50，所述n为10，所述预设阈值为10。
[0021]可选地，所述卡尔曼滤波算法具体为无迹卡尔曼滤波算法。
[0022]第二方面，一种芯片原子钟驯服装置，包括：
[0023]钟差数据获取模块，用于实时获取时间测量芯片测量到的钟差数据，并存储len_list秒的钟差数据；
[0024]平均值计算模块，用于对所述len_list秒的钟差数据中的前n秒钟差数据和后n秒钟差数据分别求平均，平均值分别记为t_start和t_end；
[0025]判断模块，用于判断是否大于预设阈值；
[0026]第一调整模块，用于若大于预设阈值，利用预先建立的钟差模型，根据当前时刻钟差数据反推频差，并根据反推出来的频差对芯片原子钟的输出频率进行调整；
[0027]第二调整模块，用于若小于或等于预设阈值，根据卡尔曼滤波算法预测下一时刻钟差，折算频率控制量发送给芯片原子钟，对芯片原子钟的输出频率进行调整；
[0028]置空模块，用于每间隔len_list秒，将存储的钟差数据置空，并使钟差数据获取模块至第二调整模块重复工作。
[0029]第三方面，一种芯片原子钟驯服系统，包括：
[0030]卫星信号接收机，用于接收卫星信号；
[0031]时间测量芯片，其上搭载有芯片原子钟，所述时间测量芯片的数据输入端与所述卫星信号接收机的数据输出端电性连接；所述时间测量芯片用于接收所述卫星信号，并测量所述卫星信号与所述芯片原子钟提供的时钟信号之间的钟差；
[0032]频率计数器，与时间测量芯片和卫星信号接收机均电性连接，用于测量所述芯片原子钟的频率；
[0033]计算机，与所述时间测量芯片双向通信连接，所述计算机的数据输入端与频率计数器的数据输出端电性连接；所述计算机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第一方面任一项所述的方法的步骤。
[0034]可选地，还包括DC直流电源，所述DC直流电源的电压输出端与时间测量芯片的电压输入端电性连接。
[0035]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0036]本专利技术实施例的一种芯片原子钟驯服方法，采用实时获取并存储len_list秒的钟差数据；对len_list秒的钟差数据中的前n秒钟差数据和后n秒钟差数据分别求平均得到t_start和t_end；若大于预设阈值，利用预先建立的钟差模型，根据当前时刻钟差数据反推频差，并根据反推出来的频差对芯片原子钟的输出频率进行调整；若小于或等于预设阈值，根据卡尔曼滤波算法预测下一时刻钟差，折算频率控制量发送给芯片原子钟；每间隔len_list秒，将存储的钟差数据置空，并重复上述步骤；能够基于控制策略，一方面根据钟差预测的统计特性预先建立的钟差模型，在短时间内对芯片原子钟进行高精度的自动校准和外部驯服任务，另一方面利用卡尔曼滤波，结合滑动平均算法级联方式来对芯片原子钟的输出频率进行调整；避免只是利用卡尔曼滤波通过钟差给予频率调整反馈，使得频率调整量无法收敛的问题，达到提升驯服效率，显著提升芯片原子钟驯服的稳定性、快速性和准确性的效果。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一个实施例提供的一种芯片原子钟驯服方法的流程示意图；
[0038]图2为本专利技术一个实施例中守时数据时频统计示意图；
[0039]图3为本专利技术一个实施例中卡尔曼滤波对实时卫星信号抖动的滤除效果示意图；
[0040]图4为本专利技术一个实施例提供的一种芯片原子钟驯服方法的另一种流程示意图；
[0041]图5为本专利技术一个实施例提供的一种芯片原子钟驯服装置的模块架构框图；
[0042]图6为本专利技术一个实施例提供的一种芯片原子钟驯服系统的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片原子钟驯服方法，其特征在于，应用于计算机，包括：S1，实时获取时间测量芯片测量到的钟差数据，并存储len_list秒的钟差数据；S2，对所述len_list秒的钟差数据中的前n秒钟差数据和后n秒钟差数据分别求平均，平均值分别记为t_start和t_end；S3，判断是否大于预设阈值；S4，若大于预设阈值，利用预先建立的钟差模型，根据当前时刻钟差数据反推频差，并根据反推出来的频差对芯片原子钟的输出频率进行调整；S5，若小于或等于预设阈值，根据卡尔曼滤波算法预测下一时刻钟差，折算频率控制量发送给芯片原子钟，对芯片原子钟的输出频率进行调整；S6，每间隔len_list秒，将存储的钟差数据置空，并重复执行S2
‑
S5。2.根据权利要求1所述的芯片原子钟驯服方法，其特征在于，在步骤S1前还包括设置一个钟差数据栈t_list，所述钟差数据栈t_list的长度为len_list；通过所述钟差数据栈t_list存储len_list秒的钟差数据。3.根据权利要求1所述的芯片原子钟驯服方法，其特征在于，钟差模型的建立包括：记录芯片原子钟的钟差数据和频率数据，根据频率数据计算得到相应频差数据；对所述钟差数据与所述频差数据进行相关性分析，得到钟差模型。4.根据权利要求3所述的芯片原子钟驯服方法，其特征在于，利用皮尔逊相关系数法进行相关性分析。5.根据权利要求1所述的芯片原子钟驯服方法，其特征在于，所述len_list为50，所述n为10，所述预设阈值为10。6.根据权利要求1所述的芯片原子钟驯服方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波算法具体为无迹卡尔曼滤波算法。7.一种芯片原子钟驯服装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟红玲，董万霖，
申请(专利权)人：中科启迪光电子科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：