[发明专利]一种基于氢原子钟漂移预测的原子时计算方法和装置

说明书

本申请公开了一种基于氢原子钟漂移预测的原子时计算方法和装置，该方法包括：从数据库中获取历史上的钟差数据；根据各台原子钟的钟差数据得到组合钟和参考钟之间的钟差初始值和各台钟与组合钟之间的钟差初始；根据所述钟差数据以及各台钟和组合钟之间的漂移值进行时间函数拟合得到随时间变化的频差漂移预测值；根据所述随时间变化的频差漂移预测值对所述组合钟的氢原子钟引入的频差漂移值进行扣除，得到原子时标。通过本申请解决了在基于氢原子钟的原子时标计算中存在的长时间频率漂移的问题，从而可以值在原子时标计算过程中实现实时原子钟的频漂实时更新，使得漂移项得到精确扣除，最终获得同时具备短期稳定度和长期稳定度的原子时标。

技术领域

本申请涉及到原子钟领域，具体而言，涉及一种基于氢原子钟漂移预测的原子时计算方法和装置。

背景技术

原子时计算是一种用于守时系统中的时间保持方法。守时系统一般由包括多台原子钟组成，每台原子钟都会产生一个原子时标。由于每台原子钟都有出现异常情况的可能，故通过采集各台原子钟的钟差数据，利用统计方法计算出组合钟的原子时标，使其具有较高的稳定性在守时系统原子时标的建立中起着关键性作用。

守时系统中的原子钟一般包括氢原子钟和铯原子钟，其中铯原子钟和氢原子钟不同点在于氢原子钟的短期稳定度优于铯原子钟，但是由于氢原子钟在长期运行过程中有较严重的频率漂移，故氢原子钟的长期稳定性差于铯原子钟。目前较为常用的原子时算法主要有ALGOS、 AT1以及Kalman算法。其中，Kalman算法以Kalman滤波器为基础，并未使用经典的权重计算方式。ALGOS算法在原子时计算过程只考虑了原子钟的频差的变化影响，较适用于基于铯原子钟的原子时计算。AT1算法在原子时计算中考虑到了氢原子钟的频率漂移问题，但是在计算过程中只是将其作为一项由历史数据拟合得出的常量，并未考虑实际中氢原子钟的频率漂移项是随时间变化的，进而导致计算得到的时间尺度无法精确扣除频率漂移项，最终结果依然存在频率漂移。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于氢原子钟漂移预测的原子时计算方法和装置，以至少解决在基于氢原子钟的原子时标计算中存在的长时间频率漂移的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于氢原子钟漂移预测的原子时计算方法，包括：从数据库中获取历史上的钟差数据，其中，所述钟差数据包括日期时间数据和各台原子钟与参考钟之间的钟差数据；根据各台原子钟的钟差数据得到各台钟和参考钟之间的钟差初始值以及各台钟和组合钟之间的钟差初始值；根据所述钟差数据以及各台钟和组合钟之间的钟差值进行时间函数拟合得到随时间变化的频差漂移预测值；根据所述钟差数据、频差以及随时间变化的频差漂移预测值得到扣除原子钟钟速和钟漂后的组合钟和参考钟之间的钟差，得到原子时标。

进一步地，根据各台原子钟的钟差数据得到各台钟和组合钟之间的钟差初始值组合钟和参考钟之间的钟差初始值：对各台原子钟的钟差数据进行平均加权得到组合钟和参考钟之间的钟差初始值。

进一步地，根据所述钟差数据以及组合钟和参考钟之间的钟差值进行时间函数拟合得到随时间变化的频差漂移预测值：根据上一时刻钟差、频差以及频漂估计下一时刻钟差；根据各台原子钟的下一时刻钟差计算各台原子钟对应的权重值；根据所述权重值计算组合钟和参考钟之间的钟差数据；对各台钟和参考钟之间的漂移值进行时间函数拟合得到随时间变化的频差漂移预测值。

进一步地，根据所述随时间变化的频差漂移预测值对所述组合钟的氢原子钟引入的频差漂移值进行扣除包括：根据所述随时间变化的频差漂移预测值得到下一时刻氢原子钟的频差漂移预测值；对所述组合钟的氢原子钟扣除所述下一时刻氢原子钟的频差漂移预测值。

进一步地，根据所述随时间变化的频差漂移预测值得到下一时刻氢原子钟的频差漂移预测值包括：频差的一次差分用于指数滤波计算获得频漂计算值，根据所述随时间变化的频差漂移预测值计算获得的频漂预测值；将频漂计算值和频漂预测值等权相加，获得下一时刻氢原子钟的频差漂移预测值。