[发明专利]基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法

权利要求书

1.一种基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将铯原子钟和氢原子钟分组，分别经钟差预测、频率估计及权重估计步骤产生指数滤波的铯钟组时间尺度TA_Cs和氢钟组时间尺度TA_H；

步骤2：将氢钟组时间尺度序列进行一次差分，获得对应频率数据；

步骤3：将铯钟组时间尺度序列经傅里叶变换转化到频域，经频谱分析确定需抑制信号频率f或周期P；根据最小二乘理论计算铯钟组时间尺度平滑因子和氢钟组时间尺度平滑因子其中T和T’分别是TA_Cs和TA_H对应的频率响应；

步骤4：将铯钟组时间尺度和氢钟组频率序列作为输入，将平滑因子用于Vondark-Cepek组合滤波方法，产生时间尺度融合结果，实现铯钟组和氢钟组时间尺度的融合：

建立氢铯时间尺度融合模型:定义铯钟组时间尺度(TA_Cs)数据为m(t_i)，是时间t_i的函数，i＝1,2,3,…，其在t_i时刻的导数定义为m′(t)＝[m(t_i+1)-m(t_i)]/(t_i+1-t_i)；M(t_j)是氢钟组时间尺度(TA_H)的数据，它的导数定义为M′(t)＝[M(t_j+1)-M(t_j)]/(t_j+1-t_j)；其中，j＝1,2,3,…；m′(t)和M′(t)的物理意义是一致的，都是时间尺度序列的速率；因此，当t_i＝t_j时，m′(t)＝M′(t)；

m(MJD2)＝m(MJD1)+M′(t_j)△t_j (3)

其中MJD为简化儒略日；

因所选取铯钟组和氢钟组时间尺度的时间间隔相同，故有公式(3)铯钟组下一时刻的钟差估计可用本时刻铯钟组钟差与氢钟组时间尺度速率和时间间隔乘积的和表示；

假设输入观测序列1表示为y′_j，对应时标为x_j，权重为p_j；观测序列2一阶导数表示为对应时标为权重为输出序列则是要得到的平滑曲线表示为y_i，对应时标为x_i；定义三个量：

1)曲线的平滑度：

式中，的表达式是未知的，需根据平滑的数据对其三阶导数进行估计；在两点[x_i+1,y_i+1]和[x_i+2,y_i+2]之间的平滑曲线被定义为由邻近的四个点i，i+1，i+2，i+3得到的一个三阶的拉格朗日多项式L_i(x)：

其三阶导数为：

每对数据点之间的三阶导数设定为常量，式(1)可以表示为：

其中

这个平滑的定义表示理想的平滑函数是一个时间的二次函数，其一阶导数是一个线性函数；

2)平滑曲线对观测值的逼真度：

3)平滑曲线对观测值一阶导数的逼真度：

一阶导数的平滑值可以根据平滑函数值y_i表示。

2.根据权利要求1所述的基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法，其特征在于：所述的步骤1之前对实验室测得的原子钟钟差数据进行预处理，分别选择铯原子钟组和氢原子钟组中长短期稳定度最佳的原子钟作为参考钟，利用时间间隔计数器测量同一钟组内其他原子钟与该参考钟的钟差数据。

3.根据权利要求2所述的基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法，其特征在于：所述的预处理得到的钟差数据采用3σ法则去除异常点，同时检测钟差数据的连续性，对于连续缺失数据小于5个测量周期的钟差序列采用插值法进行修补；对于钟差数据连续缺失大于5个测量周期的，则将该原子钟在守时钟组中予以剔除。