基于秒信号时差的多通道频率测量方法及系统的制作方法
【专利说明】基于秒信号时差的多通道频率测量方法及系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及时频计量专业领域中铷原子频标的计量校准，尤其涉及一种基于秒信号时差的多通道频率测量方法。
【背景技术】
[0003]星用铷频标是卫星飞行和测控的时间基准，它与导航定位、目标探测及指令传送密切相关，是卫星系统的关键仪器设备。卫星导航定位中，卫星星载钟的钟差是影响定位精度的主要误差之一，而卫星钟差全部来自星载原子钟的误差，因此星载原子钟的稳定性是实现精密测距的重要保证。
[0004]通常国内外对各类原子频标的长期特性进行校准的方案主要有频差倍增测频法、模拟比相法、数字比相法、双通道平衡混频时差法以及秒信号时差比对法等等。基于时间间隔测量原理的时差法在长期频率特性测量中的应用已日趋广泛，基于多通道双平衡混频时差法的测量系统国内外也已经有成熟产品，基于秒信号(1PPS)比对的时差测量方法因其系统简便应用更为普及。
[0005]由于我院在星用铷频标产品铷钟分系统的研制过程中需要同时测量多个样品的长期频率特性，因此，急需开展多通道时差法长期频率特性测量技术的研究并建立一套星用铷频标多通道时差测量系统，从而，确保我院星用铷频标长期频率特性校准的快速便捷和量值的准确可靠。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是如何使得星用铷频标长期频率特性校准的快速便捷和测量值准确可靠的问题。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种基于秒信号时差的多通道频率测量方法，该方法包括如下步骤:S1、对每个被校铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号；S2、将每个铷频标的IPPS秒脉冲信号与标准信号进行时差比对而获得时间间隔；S3、采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果。
[0008]在进一步方案中，该方法还包括当完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度。
[0009]本发明还公开一种基于秒信号时差的多通道频率测量系统，该系统包括至少两个分频钟、脉冲多路开关、处理器、参考标准源和时差数据采集器，其中，每个分频钟连接一个被校星用铷频标，对每个被校星用铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号；所述脉冲多路开关与所有的分频钟连接，由处理器的选通信号控制选通而传输相应的分频钟的IPPS秒脉冲信号至时差数据采集器；所述时差数据采集器对参考标准源产生的标准信号和IPPS秒脉冲信号进行时差比对而获得时间间隔；所述处理器采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果。
[0010]在进一步方案中，所述处理器还在完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
本发明基于秒信号时差的多通道频率测量系统通过每个分频钟连接一个被校星用铷频标，并通过处理器控制脉冲多路开关选通而将相应的铷频标的频标信号传输至时差数据采集器，通过时差数据采集器比对铷频标信号对应的IPPS秒信号和标准信号而获得时间间隔，处理器通过最小二乘法二次项拟合和线性拟合而得到铷频标当前的时差测量结果，整个过程全自动化，快速便捷且能实现多个铷频标的测量；另外，由于采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果，所以，测量的准确度很高且很可靠。
【附图说明】
[0012]图1是本发明基于秒信号时差的多通道频率测量系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0013]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0014]请参阅图1，本发明基于秒信号时差的多通道频率测量系统包括至少两个分频钟1、处理器2、脉冲多路开关3、时差数据采集器4和参考标准源5。分频钟I的个数与被校星用铷频标的个数相等，图1中示意出三个分频钟。每个分频钟I连接一个被校星用铷频标，对每个被校星用铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号，本实施方式中，是将5/lOMHz的频标信号分频为IPPS秒脉冲信号。处理器2向脉冲多路开关3选通指令，以使得脉冲多路开关3由指令控制而选通相应的通路，这样与被校星用铷频标对应的IPPS秒脉冲信号可以被传输至时差数据采集器4。所述时差数据采集器4对参考标准源5产生的标准信号和IPPS秒脉冲信号进行时差比对而获得时间间隔，比如，在脉冲多路开关3选通图1从左至右的第一个被校星用铷频标时，时差数据采集器4比对第一个被校星用铷频标的IPPS秒脉冲信号和标准信号而获得时间间隔，其他的道理相同，在此不一一例举。比对获得的每个时间间隔被传输至处理器2，处理器2采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果，处理器2还在完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度，在本实施方式中，完成15天16个时差数据的测量后计算日频率漂移率和日频率稳定率。
[0015]综上所述，本发明基于秒信号时差的多通道频率测量系统通过每个分频钟连接一个被校星用铷频标，并通过处理器控制脉冲多路开关选通而将相应的铷频标的频标信号传输至时差数据采集器，通过时差数据采集器比对铷频标信号对应的IPPS秒信号和标准信号而获得时间间隔，处理器通过最小二乘法二次项拟合和线性拟合而得到铷频标当前的时差测量结果，整个过程全自动化，快速便捷且能实现多个铷频标的测量；另外，由于采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果，所以，测量的准确度很高。
[0016]以上述技术思路为参考，本发明还公开一种基于秒信号时差的多通道频率测量方法，该方法包括如下步骤:S1、对每个铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号；S2、将每个铷频标的IPPS秒脉冲信号与标准信号进行时差比对而获得时间间隔；S3、采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果。当完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度。
【主权项】
1.基于秒信号时差的多通道频率测量方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: 51、对每个被校铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号； 52、将每个铷频标的IPPS秒脉冲信号与标准信号进行时差比对而获得时间间隔； 53、采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果。
2.如权利要求1所述的基于秒信号时差的多通道频率测量方法，其特征在于:该方法还包括当完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度。
3.基于秒信号时差的多通道频率测量系统，其特征在于:该系统包括至少两个分频钟、脉冲多路开关、处理器、参考标准源和时差数据采集器，其中， 每个分频钟连接一个被校星用铷频标，对每个被校星用铷频标产生的频标信号进行分频而获得IPPS秒脉冲信号； 所述脉冲多路开关与所有的分频钟连接，由处理器的选通信号控制选通而传输相应的分频钟的IPPS秒脉冲信号至时差数据采集器； 所述时差数据采集器对参考标准源产生的标准信号和IPPS秒脉冲信号进行时差比对而获得时间间隔； 所述处理器采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法对每个铷频标对应的时间间隔进行处理而获得对应的被校星用铷频标当天的时差测量结果。
4.如权利要求3所述的基于秒信号时差的多通道频率测量系统，其特征在于:所述处理器还在完成预设的时差数据的测量后，按照日频率漂移率和日频率稳定度的算法，得出被校星用铷频标相应的日频率漂移率和日频率稳定度。
【专利摘要】本发明公开一种基于秒信号时差的多通道频率测量方法和系统。该系统包括至少两个分频钟、脉冲多路开关、处理器、参考标准源和时差数据采集器。本发明通过每个分频钟连接一个被校星用铷频标，并通过处理器控制脉冲多路开关选通而将相应的铷频标信号对应的1PPS秒信号传输至时差数据采集器，通过时差数据采集器比对铷频标信号对应的1PPS秒信号和标准信号而获得时间间隔，处理器通过最小二乘法二次项拟合和线性拟合而得到铷频标当前的时差测量结果，整个过程全自动化，快速便捷且能实现多个铷频标的测量；另外，由于采用最小二乘法二次项拟合和线性拟合算法处理每个铷频标对应的时间间隔而获得被校星用铷频标当天的时差测量结果，所以，测量的准确度很高。
【IPC分类】G01S19-27, G01R23-14
【公开号】CN104698272
【申请号】CN201310664430
【发明人】杨正, 范凤军, 祁士青
【申请人】上海精密计量测试研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日