NIM5驾驭氢钟守时能力分析

时间频率量值源头的独立自主是建设我国综合PNT体系的重要基础。为进一步评估基于我国国家秒长基准的原子时标守时能力,利用改进的有限脉冲响应钟差预测与频率调控方法,对激光冷却铯原子喷泉钟与氢钟的频差实测数据进行后处理,分别产生了自主型时标和溯源型时标。通过国际原子时合作链路将两个时标与协调世界时进行了长期比对实验,结果表明:2021年12月~2022年12月期间,两个时标的时间偏差均优于±4 ns、频率稳定度均优于8×10^(-16)/5 d。

无主钟的自适应时频实时综合系统研究

海上卫星导航系统对于保障海上安全、提高航行效率、促进海洋经济发展以及提升国家海洋战略地位具有重要意义。海上卫星导航对高精度时间频率信号的需求非常高。基于氢钟和铯钟,研制了1套用于独立守时的时频综合系统。通过搭建实验系统,对原子时算法进行了检验。系统由本地综合装置与相位微跃计组成,改变了传统硬件结构,使用微跃计内高稳晶振作为参考源,可靠性得到了提高;系统实时观测并动态赋权重,无需人为干预信号频率,实现了自动化独立守时。采用自适应加权平均算法,使综合原子时兼顾钟组信号的频率稳定度和频率准确度,从而获得稳定可靠的高精度时间基准。实验结果表明:系统输出信号的秒稳定度达到4.41×10^(-13),天稳定度为4.33×10^(-16),自适应时频综合系统的可行性和可靠性得到了有效验证。

AT1原子时算法的研究

原子时算法的选用将对原子时标的准确度和稳定度有着很大的影响。本文从AT1实时原子时算法的基本原理出发,结合中国计量科学研究院守时钟房中原子钟的实际情况,对AT1实时原子时算法进行了系统的研究,给出了其算法流程,特别是,对一些关键量进行了分析和数据验证,给出了期望钟组的计算方法,最后得到了期望的钟组计算结果。该结果表明,钟组时间的频率稳定度大大优于每台单个钟的频率稳定度,满足技术要求。

一种基于小波变换的氢铯联合守时算法研究

氢铯联合守时方法主要是研究两类性能不同的原子钟的有效组合而产生稳定的时间尺度.基于此,研究了一种联合守时算法,取得了初步结果.算法首先通过铯原子钟建立参考时间尺度,用于估计氢原子钟的速率和频率漂移;其次,利用小波多尺度分解的方法降低氢原子钟钟差多种噪声的影响;最后,利用氢原子钟的可预测性能,建立由氢原子钟产生的时间尺度.此算法的优点在于产生的时间尺度充分利用了氢原子钟的短期稳定度、氢原子钟的可预测性能并考虑了测量钟差带来的多种噪声的影响,是一种优化的原子时尺度算法.

关于小波分解原子时算法的频率稳定度

介绍了原子时的ALGOS算法、Kalman算法及小波分解算法的原理。分析了这 3种算法的特点 ,并比较了 3种算法计算的原子时的稳定度。实验结果表明 ,小波分解原子时在取样时间大于 15 0天的稳定度不比ALGOS算法和Kalman算法差的前提下 ,取样时间小于 15 0天的稳定度明显优于前两者。

关于小波分解原子时算法的有效性

小波分解原子时算法已经在导航定位领域获得了应用,人们也试图将该算法推广到其他工程领域,已取得了初步的进展。但该方法究竟是一种偶然的现象还是有其数学基础,是迫切需要解决的一个问题。从小波分析理论出发,从数学上解释了小波分解原子时算法优于经典加权算法的数学原理。数学分析结果表明:小波分解原子时算法的计算精度优于经典加权算法,为该算法的推广应用奠定了数学基础。最后,通过实例验证了小波分解原子时算法的有效性。

时频计量体系守时系统与原子时算法

阐述了守时系统的硬件模块与软件模块,介绍两台主动型氢钟和八台铯钟组成的守时钟组,论述钟组运行模式。探究ALGOS原子时算法,采用百分比限权法对原子钟的权重加以设定,保障算法的可靠性。通过稳定的钟组及可靠的原子时算法使守时系统正常运行,从而服务时间频率计量体系建设。

一种由NIM5铯喷泉基准驾驭实现的独立时标TA（NIM）

原子时标TA（NIM）是一个独立时标，其频率由NIM5铯喷泉基准驾驭。产生时标的主钟是一台主动型氢原子钟，铯喷泉基准定期对其测量和校准。时标算法通过预估氢钟将来的频率，补偿过去预估频率与校准频率之差，并评估无校准数据期间的氢钟频率，最终尽可能实现TA（NIM）的频率与NIM5铯喷泉基准保持一致。2007年8月，TA（NIM）开始试运行，2008年6月正式运行。1年多来的数据分析表明，TA（NIM）运行连续可靠，与TAI间的时间稳定度（5天）达到1．2BS，相对频差为2．0×10^-15。

基于时频原子方法的雷达辐射源信号特征提取

针对电子战面临的高密集、信号形式复杂多变的雷达辐射源环境,提出一种全新的雷达辐射源信号特征提取方法。在过完备的时频原子库基础上,采用匹配追踪(MP)方法对信号进行时频原子分解,并通过改进的量子遗传算法(IQGA)降低MP搜索过程的时间复杂性,得到表示雷达辐射源信号特征信息的最佳时频原子,为后期的辐射源信号分选和识别进行特征准备。实验结果证实了该方法的有效性和可行性,所提取的时频原子特征具有一定的抗噪性能。

遗传优化时频参数的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量暂态扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁灵活提取有效细微特征以及匹配追踪算法计算量大的问题，提出一种应用于电能质量扰动特征参量提取及压缩重构的匹配时频原子框架及其遗传优化改进算法。在Gabor过完备时频原子库离散基础上，采用匹配追踪方法（matching pursuit，MP）对扰动信号进行时频原子白适应分解，并通过遗传算法（genetic algorithm，GA）对时频原子参量进行优化计算，从而降低匹配追踪搜索过程的复杂度，获得最佳匹配电能质量扰动信号特征的时频原子参量化解析表示以及匹配特征重压缩构波形。算例仿真表明，该框架重构信噪比高达50dB，均方误差数量级为0．001，能量恢复系数达到0．99以上，与小波（包）相比，具有更优良的压缩重构性能及多分辨能力，遗传优化时频参量的改进算法，基本保持了MP优良的压缩重构性能，计算复杂度缩减率为95．8％，算法收敛性得到提高，匹配扰动信号计算效率提高80～100倍，满足电能质量扰动分析要求。

基于改进遗传算法和Sin-Chirplet原子的调频雷达信号稀疏分解

为构建合适的时频原子库和信号分解算法,提出一种基于改进遗传算法和Sin-Chirplet原子的调频雷达信号稀疏分解算法.这种新的Sin-Chirplet原子在Chirplet原子的基础上增加正弦调频因子,改善原子时频曲线的弯曲性能,使原子对非线性调频信号具有较强的匹配性能.然后基于原子的匹配特性,改进遗传算法中初始原子种群产生机制,提高了最佳原子搜索速度.理论分析和仿真结果表明,基于改进遗传算法的信号稀疏分解效率高于传统遗传算法和匹配追踪算法.相比现有的3种典型时频原子,Sin-Chirplet原子的匹配性能良好,可以更有效地分解调频雷达信号及其混合信号.

一种基于自适应遗传算法的高斯FM^mlet变换最优时频原子搜索算法

时频分析方法是当前非平稳信号分析与处理的研究热点,基于高斯FMmlet变换的信号表示方法成为目前分析具有线性和非线性频率切变信号的重要工具。高斯FMmlet变换在信号分析与处理中的应用面临的一个主要问题就是匹配追踪方法的数字实施方法。针对现有算法精度不高、收敛性差的问题,提出了一种基于自适应遗传算法的高斯FMmlet变换最优时频原子搜索算法。首先详细推导了时频原子有限长序列的离散公式,接着详细讨论了自适应遗传算法,然后给出了一种利用自适应遗传算法搜索高斯FMmlet变换最优时频原子的算法及其实现方法,最后结合实例对该算法进行了仿真研究。结果表明,该算法不但搜索精度很高,而且具有较好的收敛性和鲁棒性。

基于改进Morlet小波的MP算法在地震频谱分析中的应用

对地震信号的时频分析,Morlet小波是在时频联合域内具有最好分辨率的解析小波。介绍了基于Morlet小波的匹配追踪算法的原理,在此基础上改进了时频原子库,并增加了参数k来调节Morlet小波的带宽。对比了基于Morlet小波的匹配追踪(MP)算法与传统STFT时频分析方法,理论模型表明,该算法具有更高的时频分辨率;对某油田实际碳酸盐岩地震资料进行处理的结果表明,改进的Morlet小波匹配追踪时频算法对储层的刻画明显优于传统STFT方法。

Heisenberg方程的保结构计算

给出了Heishenberg方程的保等时交换关系 辛格式 ,为Heishenberg图景下计算量子系统 (特别是时间相关外场中的原子 )的时间演化提供了保结构的算法 ,用这种算法计算了一个非线性谐振子 ,结果显示保等时交换关系

基于子空间匹配追踪的信号稀疏逼近

信号的稀疏表示或最佳N项逼近在数据压缩、特征提取和模型降阶等领域得到了广泛的应用．最佳N项逼近是一个典型的NP难的问题．次最优的匹配追踪、正交匹配追踪和基匹配追踪是目前流行的算法．本文提出了一种新的算法——子空间匹配追踪．该算法可以克服匹配追踪算法中的过匹配现象,加速了算法收敛速度,同时计算量比正交匹配追踪小得多．最后,比较了匹配追踪、正交匹配追踪和子空间匹配追踪对仿真信号和语音信号的表示性能．表明了我们的方法有效均衡了计算量和收敛速度两方面的要求．

基于DBSCAN的原子钟失步故障软件检测方法

针对原子钟时间服务器的时间失步故障,提出了基于DBSCAN的失步故障软件检测方法,通过对故障原子钟时间服务器检出和剔除,保证了多个原子钟时间服务器间的时间同步。首先,通过监测节点循环采样和多个原子钟时间服务器的时间差,推导出原子钟时间服务器间的相对时间差;然后,利用聚类算法计算是否存在相对时间差远离聚类中心的原子钟时间服务器,如存在则判定为故障并剔除;最后,通过试验证明了该方法的有效性。

免疫克隆选择算法在雷达信号时频原子分解中的应用

针对传统时频原子在雷达信号分解中计算复杂度比较高的问题,提出了一种基于免疫克隆选择算法的时频原子快速分解方法。首先将Chirplet原子库分解为小原子库,然后并行地在每一个小原子库中搜索最佳原子,搜索过程建模为多参数寻优问题,通过免疫克隆选择算法的克隆、变异、记忆、替换等操作求解最优值,最后比较每一个小原子库中的最佳原子,将相似度最大的原子作为分解的最佳原子。仿真实验表明,该方法能够用较少的时频原子表示信号,在大幅减少时频原子搜索时间的同时,有效地抑制了噪声和交叉项的干扰。

一种新的阻尼正弦原子分解算法辨识SSO模态参数

针对大多数线性化方法难以实现对次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)模态参数的有效辨识,提出了基于改进入侵杂草优化(invasive weed optimization,IWO)算法优化的阻尼正弦原子分解算法。该方法根据次同步振荡信号特点构造过完备阻尼正弦原子库,引入混沌序列、选择机制、小生境分类策略以及矢量跟踪思想对IWO算法进行改进,利用改进后的IWO算法对传统的匹配追踪算法(matching pursuit,MP)进行优化,通过原子分解得到最佳阻尼正弦原子,将最佳阻尼正弦原子转换为次同步振荡信号的模态参数,即可实现对次同步振荡模态参数的有效辨识。算例结果表明,该算法具有良好的时频特性,辨识精度高,适用于扰动源定位、故障诊断等领域。

关于小波分解原子时算法的等效模型

根据小波分析的基本原理,在分析小波分解原子时算法的基础上,提出了一种小波分解原子时算法的等效模型。通过多次的实验和大量的原始测量数据对算法模型进行了验证,并比较了小波原子时算法与等效模型的运算速度。结果表明,该模型可以提高原子时计算的速度,适合于原子时算法的快速计算。

雷达辐射源信号时频原子库研究

在雷达辐射源信号时频原子分解中,原子库的特性直接影响着时频原子库的挑选,如何选取最佳的时频原子库对不同类型的雷达辐射源信号进行分解具有很重要的意义。针对这一问题,利用5种结构性能不同的原子库,结合量子进化算法对5种不同类别的雷达辐射源信号进行时频原子分解。实验结果表明,时频原子选择与雷达辐射源信号的特点密切相关。