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基于最优控制理论的国产光抽运小铯钟频率控制算法
1
作者
宋会杰
董绍武
+4 位作者
王翔
姜萌
章宇
郭栋
张继海
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期108-118,共11页
原子钟频率控制是时间保持工作中的关键技术.当前守时工作中的频率控制主要针对国外微波钟采用开环控制算法,但由于国产光抽运小铯钟(下称国产钟)的工作原理和性能不同于国外同类型原子钟,因此该算法不能很好适应国产钟.为了提升我国标...
原子钟频率控制是时间保持工作中的关键技术.当前守时工作中的频率控制主要针对国外微波钟采用开环控制算法,但由于国产光抽运小铯钟(下称国产钟)的工作原理和性能不同于国外同类型原子钟,因此该算法不能很好适应国产钟.为了提升我国标准时间的自主性和安全性,本文基于国产钟的噪声特性,在最优控制理论的框架下研究了线性二次高斯控制算法,该算法属于闭环控制算法,从同步时间、频率控制准确度和频率控制稳定度方面研究国产钟性能,最后分析了不同控制间隔对国产钟性能的影响.结果表明随着二次损失函数中约束矩阵W_(R)的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高.W_(R)相同情况下,随着控制间隔的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高,对于W_(R)=1时,控制间隔为1 h的同步时间为5小时,控制准确度为1.83 ns,1 h的Allan偏差为1.81×10^(-13);控制间隔为8 h的同步时间为28 h,控制准确度为4.48 ns,1 h的Allan偏差为1.48×10^(-13).控制国产光抽运小铯钟的中长期稳定度都得到提高.
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关键词
原子钟
状态
模型
线性二次高斯控制
KALMAN滤波
原子钟
噪声
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职称材料
BDS-3精密单点定位时间传递综合性能分析
被引量:
1
2
作者
翟宏亮
王胜利
《全球定位系统》
CSCD
2022年第4期31-38,共8页
我国北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的建设已基本完成,因而,充分利用当前BDS-3进行精密单点定位(PPP)的时间传递亟需深入研究.本文从两方面来充分研究BDS-3 PPP时间传递:1)北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递;2...
我国北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的建设已基本完成,因而,充分利用当前BDS-3进行精密单点定位(PPP)的时间传递亟需深入研究.本文从两方面来充分研究BDS-3 PPP时间传递:1)北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递;2)钟模型约束的BDS-3 PPP时间传递.试验结果表明:相比BDS-2 PPP,BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP结果平滑残差的均方根(RMS)值可减少约为34.5%和38.23%,960 s的稳定度分别提高35.81%和37.75%;相比传统的白噪声(WN)模型,基于钟模型的BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递所得平滑残差RMS值分别减少65.17%和74.42%;频率稳定度最大可提高80%.
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关键词
北斗三号卫星导航系统(BDS-3)
精密单点定位(PPP)
时间传递
原子钟模型
北斗二号卫星导航系统(BDS-2)
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职称材料
时频传递的改进整数相位钟方法
被引量:
4
3
作者
吕大千
曾芳玲
+1 位作者
欧阳晓凤
于合理
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第7期889-897,共9页
整数相位钟法是精密单点定位(PPP)中应用最广泛的模糊度固定方法之一。利用整数相位钟法进行频率传递的稳定度优于传统PPP,但该方法的钟差计算结果包含系统性偏差,影响时间传递精度。本文介绍了整数相位钟法基本原理,分析了钟差计算结...
整数相位钟法是精密单点定位(PPP)中应用最广泛的模糊度固定方法之一。利用整数相位钟法进行频率传递的稳定度优于传统PPP,但该方法的钟差计算结果包含系统性偏差,影响时间传递精度。本文介绍了整数相位钟法基本原理,分析了钟差计算结果所包含的系统性偏差成因,提出一种基于星间单差模糊度固定与原子钟精化模型的改进整数相位钟法,并检验改进整数相位钟法的模糊度固定性能与时频传递性能。试验结果表明,改进算法能够有效消除该系统性偏差,利用改进整数相位钟法进行时间传递精度能够达到0.1~0.2ns,频率传递稳定度达到1.1×10^-15/d。
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关键词
精密单点定位
整数相位钟法
模糊度固定
时频传递
原子钟模型
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职称材料
主钟溯源策略的研究
被引量:
2
4
作者
车战武
史丰丰
+1 位作者
程梦飞
张雷
《测绘科学与工程》
2014年第2期70-73,共4页
溯源是时间同步的重要应用之一,以原子钟时间模型为理论基础,研究了用国产SOHM-4型氢原子钟作为主钟的时频系统向协调世界时UTC(k)溯源的方案。采用线性最小二乘模型进行钟差预报、频率调整控制法进行频率调整,将溯源精度控制在...
溯源是时间同步的重要应用之一,以原子钟时间模型为理论基础,研究了用国产SOHM-4型氢原子钟作为主钟的时频系统向协调世界时UTC(k)溯源的方案。采用线性最小二乘模型进行钟差预报、频率调整控制法进行频率调整,将溯源精度控制在±20ns以内。进行了溯源策略的改进,通过减小阻尼系数和提高频率控制频度,将溯源精度控制在±10ns以内,天稳和7天稳得到优化。为了进一步改进溯源策略,可以采用卡尔曼滤波模型对钟差进行预测,提高溯源的短期稳定度和精度。
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关键词
原子钟
时间
模型
钟差预报
频率调整控制法
频率控制频度
卡尔曼滤波
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职称材料
用卡尔曼滤波方法进行氢钟钟差预报的方法与结果
5
作者
程梦飞
李博
齐昕
《测绘科学与工程》
2016年第3期66-70,共5页
钟差预报是实现时间同步的重要基础,本文以原子钟时间模型为理论基础,研究主动型氢原子钟与协调世界时UTC(k)的钟差预报方案。线性最小二乘模型与卡尔曼滤波模型均可进行氢钟参数估计和钟差预报。线性最小二乘模型只能估计钟的确定...
钟差预报是实现时间同步的重要基础,本文以原子钟时间模型为理论基础,研究主动型氢原子钟与协调世界时UTC(k)的钟差预报方案。线性最小二乘模型与卡尔曼滤波模型均可进行氢钟参数估计和钟差预报。线性最小二乘模型只能估计钟的确定性参数,不能及时适应氢钟信号的变化;卡尔曼滤波模型不仅可以滤除测量噪声等部分噪声,减小频差和频漂波动,提高信号的短期稳定度,及时适应氢钟信号的变化,准确预报时差值、频差值和频率漂移值,而且有助于提高时间溯源精度和稳定度。
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关键词
原子钟
时间
模型
钟差预报
线性最小二乘
模型
卡尔曼滤波
模型
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职称材料
题名
基于最优控制理论的国产光抽运小铯钟频率控制算法
1
作者
宋会杰
董绍武
王翔
姜萌
章宇
郭栋
张继海
机构
中国科学院国家授时中心
时间基准及应用重点实验室(中国科学院)
中国科学院大学天文与空间科学学院
西安工程大学电子信息学院
西安科技大学机械工程学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期108-118,共11页
基金
中国科学院“西部之光”人才培养计划(批准号:XAB2021YN22)
北京无线电计量测试研究所开放基金(批准号:JLJK2021001A002)
陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2022JQ-014)资助的课题。
文摘
原子钟频率控制是时间保持工作中的关键技术.当前守时工作中的频率控制主要针对国外微波钟采用开环控制算法,但由于国产光抽运小铯钟(下称国产钟)的工作原理和性能不同于国外同类型原子钟,因此该算法不能很好适应国产钟.为了提升我国标准时间的自主性和安全性,本文基于国产钟的噪声特性,在最优控制理论的框架下研究了线性二次高斯控制算法,该算法属于闭环控制算法,从同步时间、频率控制准确度和频率控制稳定度方面研究国产钟性能,最后分析了不同控制间隔对国产钟性能的影响.结果表明随着二次损失函数中约束矩阵W_(R)的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高.W_(R)相同情况下,随着控制间隔的增大,同步时间延长,控制准确度降低,控制短期稳定度提高,对于W_(R)=1时,控制间隔为1 h的同步时间为5小时,控制准确度为1.83 ns,1 h的Allan偏差为1.81×10^(-13);控制间隔为8 h的同步时间为28 h,控制准确度为4.48 ns,1 h的Allan偏差为1.48×10^(-13).控制国产光抽运小铯钟的中长期稳定度都得到提高.
关键词
原子钟
状态
模型
线性二次高斯控制
KALMAN滤波
原子钟
噪声
Keywords
atomic clock state model
linear quadratic Gaussian control
Kalman filter
atomic clock noise
分类号
TM935.115 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
BDS-3精密单点定位时间传递综合性能分析
被引量:
1
2
作者
翟宏亮
王胜利
机构
中煤科工集团南京设计研究院有限公司
山东科技大学海洋科学与工程学院
出处
《全球定位系统》
CSCD
2022年第4期31-38,共8页
基金
中煤科工集团南京设计院有限公司自立科研项目(ZL21-KY02)。
文摘
我国北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的建设已基本完成,因而,充分利用当前BDS-3进行精密单点定位(PPP)的时间传递亟需深入研究.本文从两方面来充分研究BDS-3 PPP时间传递:1)北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递;2)钟模型约束的BDS-3 PPP时间传递.试验结果表明:相比BDS-2 PPP,BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP结果平滑残差的均方根(RMS)值可减少约为34.5%和38.23%,960 s的稳定度分别提高35.81%和37.75%;相比传统的白噪声(WN)模型,基于钟模型的BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递所得平滑残差RMS值分别减少65.17%和74.42%;频率稳定度最大可提高80%.
关键词
北斗三号卫星导航系统(BDS-3)
精密单点定位(PPP)
时间传递
原子钟模型
北斗二号卫星导航系统(BDS-2)
Keywords
BeiDou-3 Navigation Satellite System(BDS-3)
precise point positioning(PPP)
time transfer
atomic clock model
BeiDou-2 Navigation Satellite System(BDS-2)
分类号
P228.4 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
时频传递的改进整数相位钟方法
被引量:
4
3
作者
吕大千
曾芳玲
欧阳晓凤
于合理
机构
国防科技大学电子对抗学院
中国洛阳电子装备试验中心
出处
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第7期889-897,共9页
基金
安徽省自然科学基金(1408085MF129)~~
文摘
整数相位钟法是精密单点定位(PPP)中应用最广泛的模糊度固定方法之一。利用整数相位钟法进行频率传递的稳定度优于传统PPP,但该方法的钟差计算结果包含系统性偏差,影响时间传递精度。本文介绍了整数相位钟法基本原理,分析了钟差计算结果所包含的系统性偏差成因,提出一种基于星间单差模糊度固定与原子钟精化模型的改进整数相位钟法,并检验改进整数相位钟法的模糊度固定性能与时频传递性能。试验结果表明,改进算法能够有效消除该系统性偏差,利用改进整数相位钟法进行时间传递精度能够达到0.1~0.2ns,频率传递稳定度达到1.1×10^-15/d。
关键词
精密单点定位
整数相位钟法
模糊度固定
时频传递
原子钟模型
Keywords
precise point positioning
integer phase clock method
integer ambiguity resolution
time and frequency transfer
atomic clock model
分类号
P288 [天文地球—地图制图学与地理信息工程]
下载PDF
职称材料
题名
主钟溯源策略的研究
被引量:
2
4
作者
车战武
史丰丰
程梦飞
张雷
机构
北京卫星导航中心
出处
《测绘科学与工程》
2014年第2期70-73,共4页
文摘
溯源是时间同步的重要应用之一,以原子钟时间模型为理论基础,研究了用国产SOHM-4型氢原子钟作为主钟的时频系统向协调世界时UTC(k)溯源的方案。采用线性最小二乘模型进行钟差预报、频率调整控制法进行频率调整,将溯源精度控制在±20ns以内。进行了溯源策略的改进,通过减小阻尼系数和提高频率控制频度,将溯源精度控制在±10ns以内,天稳和7天稳得到优化。为了进一步改进溯源策略,可以采用卡尔曼滤波模型对钟差进行预测,提高溯源的短期稳定度和精度。
关键词
原子钟
时间
模型
钟差预报
频率调整控制法
频率控制频度
卡尔曼滤波
Keywords
atomic clock time model
clock bias prediction
frequency regulation control method
frequency control num-bers
Kalman filtering
分类号
TP274 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
用卡尔曼滤波方法进行氢钟钟差预报的方法与结果
5
作者
程梦飞
李博
齐昕
机构
北京卫星导航中心
出处
《测绘科学与工程》
2016年第3期66-70,共5页
文摘
钟差预报是实现时间同步的重要基础,本文以原子钟时间模型为理论基础,研究主动型氢原子钟与协调世界时UTC(k)的钟差预报方案。线性最小二乘模型与卡尔曼滤波模型均可进行氢钟参数估计和钟差预报。线性最小二乘模型只能估计钟的确定性参数,不能及时适应氢钟信号的变化;卡尔曼滤波模型不仅可以滤除测量噪声等部分噪声,减小频差和频漂波动,提高信号的短期稳定度,及时适应氢钟信号的变化,准确预报时差值、频差值和频率漂移值,而且有助于提高时间溯源精度和稳定度。
关键词
原子钟
时间
模型
钟差预报
线性最小二乘
模型
卡尔曼滤波
模型
Keywords
atomic clock time model
clock bias prediction
linear least square model
Kalman filter model
分类号
P228 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于最优控制理论的国产光抽运小铯钟频率控制算法
宋会杰
董绍武
王翔
姜萌
章宇
郭栋
张继海
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
BDS-3精密单点定位时间传递综合性能分析
翟宏亮
王胜利
《全球定位系统》
CSCD
2022
1
下载PDF
职称材料
3
时频传递的改进整数相位钟方法
吕大千
曾芳玲
欧阳晓凤
于合理
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2019
4
下载PDF
职称材料
4
主钟溯源策略的研究
车战武
史丰丰
程梦飞
张雷
《测绘科学与工程》
2014
2
下载PDF
职称材料
5
用卡尔曼滤波方法进行氢钟钟差预报的方法与结果
程梦飞
李博
齐昕
《测绘科学与工程》
2016
0
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职称材料
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