[发明专利]一种铷钟频率修正值的预估方法

说明书

技术领域

本发明属于时间频率校准领域，具体涉及一种铷钟频率修正值的预估方法。

背景技术

建立准确、稳定、可靠的地方原子频标是建立北斗卫星导航检测平台的基础，是实现对平台关键参数进行量值传递的必要条件。

以北京计量院时间频率计量标准铷原子钟作为参考钟，通过研制的时间比对接收系统，每隔16分钟，测量GPS或北斗时间与这台铷参考钟之间的时差，并按照CGGTTS格式文件保存测量数据。在中国计量院网站上下载UTC(NIM)与GPS或北斗之差(CGGTTS格式文件)，相减得到UTC(NIM)与铷钟之间的修正值(每16分钟/个)。

通过这种方法使铷钟的频率受到UTC(NIM)的驾驭。铷钟的频率准确度一般为5×10^-12，修正后铷钟的日平均准确度达到5×10^-14。在UTC(NIM)的驾驭下，由于每16分钟与UTC(NIM)进行一次比对，一旦突然发生时刻和速率的突变都会造成时标的不连续和频率的偏差，因此需要利用UTC(NIM)的频率进行修正，在累积的长期测试数据基础上，建立铷钟相对UTC(NIM)的频差修正值预估计算模型，从而实现对铷钟频率的预估，提高铷钟的频率准确度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种铷钟频率修正值的预估方法，提高铷钟频率准确度。在累积的铷钟日常测试数据的基础上，分析铷钟的频率漂移规律，拟合频率漂移曲线，建立铷钟相对UTC(NIM)的频差修正值预估计算模型，同时利用相位补偿技术，建立相位补偿量方程，从而实现对本地铷钟频率的预估，提高铷钟频率准确度，实现与国家时间基准UTC(NIM)同步在±20ns以内。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铷钟频率修正值的预估方法，包括：

S1，建立铷钟相对UTC(NIM)的频差的预估模型：

y＝D*(t-t₀)+y₀ (1)

其中，y表示在未来时刻t，铷钟相对UTC(NIM)的预估频差；D是铷钟的频率漂移；y₀表示在时刻t₀铷钟相对UTC(NIM)的频差；

S2，分别计算铷钟的频率漂移D和在时刻t₀铷钟相对UTC(NIM)的频差y0；

S3，用所述预估模型预测未来m天数据；

S4，用补偿量对S3得到的预测值进行补偿。

所述S2是这样实现的：

使用公式(2)获得铷钟的频率漂移D：

D_n＝a×(s_n-D_n-1)+D_n-1 (2)

其中，D_n表示在第n次计算出的铷钟频率漂移；D_n-1表示在第n-1次计算出的铷钟频率漂移，用最近60天铷钟相对UTC(NIM)频差实测值做直线拟合的斜率来赋初值；s_n表示最近60天铷钟相对UTC(NIM)频差数据作一次线性拟合计算出的斜率；系数a取值范围是0.5～1.5；

使用公式(3)获得在时刻t₀铷钟相对UTC(NIM)的频差y₀：

其中，y_0n表示在第n次计算出的铷钟相对UTC(NIM)的频差；y_0n-1表示在第n-1次计算出的铷钟相对UTC(NIM)的频差，用铷钟实测值减去UTC(NIM)的频差赋初值；f_i表示第i天实际测量的铷钟相对UTC(NIM)的频差；y_i表示第i天预估的铷钟相对UTC(NIM)的频差；m表示使用第n次计算前多少天来计算本次y_0n；系数b取值范围是0.1～2.0。

所述a取1。

所述b取0.8。

所述S3是这样实现的：

将S2得到的铷钟的频率漂移D和在时刻t₀铷钟相对UTC(NIM)的频差y0代入到公式(1)中得到直线方程，将直线外推即得到未来m天数据。

所述S4是这样实现的：

补偿量由公式(4)计算：

式中，Y_n表示在第n次计算的补偿量；m表示第n-1次计算到第n次计算间的天数；

将补偿量取均值加入到预测的未来m天数据中。