一种用于守时系统优选主钟的方法及系统与流程

本申请涉及原子钟，尤其涉及一种用于守时系统优选主钟的方法及系统。

背景技术：

1、守时系统一般由原子钟组单元、时差/相差测量单元、时频控制单元、数据处理单元、信号分配单元组成，原子钟组提供原子钟时频信号，进入测量单元进行时差/相差实时测量，时频控制单元根据测量数据对系统末端输出信号进行驾驭调整，最终将标准时频信号分配输出给用户使用。原子钟组是守时系统的信号流开始的位置，对守时系统性能指标的优劣起着决定性作用，因此，选择一台性能高的原子钟作为守时系统的主钟是守时系统关键的一步。

2、目前多数守时系统采用数据事后处理及人为判断进行主钟选择，在主钟发生异常时，不能保证系统末端输出信号的连续性和稳定性，对末端用户及系统性能产生影响。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种用于守时系统优选主钟的方法及系统，该方法利用“多角帽”算法实时计算原子钟稳定度，对原子钟质量进行优劣排序，以及实时检测信号缺失、相位跳变、频率跳变等异常，保障在无人值守的情况下守时系统连续稳定运行。

2、本申请实施例提供一种用于守时系统优选主钟的方法，包括以下步骤：

3、采集多路原子钟输入信号，计算所述多路原子钟输入信号与参考频标的相差数据；

4、根据所述相差数据计算两台钟之间不同等级取样时间的稳定度，然后通过多角帽算法计算每个原子钟信号的稳定度；

5、根据每个原子钟信号稳定度情况进行优先级排序并优选出主钟信号。

6、进一步的，还包括在根据优先级排序结果选择主钟信号时，还对原子钟信号进行异常监测，当主钟信号异常，报警的同时切换备用主钟信号。

7、进一步的，所述异常监测包括的异常情况为：信号缺失、相位跳变、频率跳变和性能指标下降。

8、进一步的，所述信号缺失判断方法为：根据原子钟输入信号与参考频标的相差和当某路输入无相差数据输出时，则该路信号缺失。

9、进一步的，所述相位跳变判断方法为：根据三路原子钟输入信号两两之间的相位差和的所述相位跳变情况，定位出发生相位跳变的原子钟输入信号，当相邻两次测量相位差变化量达到设定门限时，则原子钟输入信号发生相位跳变。

10、进一步的，所述频率跳变判断方法为：根据三路原子钟输入信号两两之间的相位差和计算出相对频率偏差fab、fac和fbc，当相邻两次的频率偏差大于设定门限时，则为频率跳变；其中，所述相对频率偏差fab、fac和fbc计算公式如公式(5)；同理，计算出相对频率偏差fac和fbc。

11、进一步的，所述性能指标下降的判断依据为：根据设定门限，若两台钟之间不同等级取样时间的稳定度某一采样时间尺度上的稳定度超限，则认为该原子钟输入信号性能指标下降。

12、进一步的，根据所述相差数据计算两台钟之间不同等级取样时间的稳定度计算方法如公式(1)。

13、进一步的，所述通过多角帽算法计算每个原子钟信号的稳定度，具体如公式(2)～(4)。

14、本申请实施例还提供一种用于守时系统优选主钟的系统，原子钟组单元、时差/相差测量单元、时频控制单元、数据处理单元、信号分配单元，所述原子钟组单元输出端连接时差/相差测量单元、时频控制单元，所述时差/相差测量单元输出端连接数据处理单元，所述数据处理单元输出端连接时频控制单元，所述时频控制单元输出端连接信号分配单元，其中：

15、原子钟组单元，用于分别为时差/相差测量单元、时频控制单元提供原子钟时频信号；

16、时差/相差测量单元，用于通过多通道计数器和多通道比相仪进行时差/相差实时测量输出时差/相差数据；

17、数据处理单元，对所述时差/相差数据进行数据分析与处理，计算两台钟之间不同等级取样时间的稳定度，然后通过多角帽算法计算每个原子钟信号的稳定度,根据每个原子钟信号稳定度情况进行优先级排序并优选出主钟信号,计算优选出主钟信号的对应驾驭调整量发送至时频控制单元；

18、时频控制单元，根据所述驾驭调整量大小对末端输出信号进行驾驭调整，将调整后的标准时频信号作为主钟信号输出；

19、信号分配单元，用于将所述主钟信号分配输出给用户使用。

20、进一步的，时频控制单元将调整后的标准时频信号作为主钟信号输出时，还对所述标准时频信号进行异常监测，当主钟信号异常，报警的同时切换备用主钟信号；其中，所述异常监测包括的异常情况为：信号缺失、相位跳变、频率跳变和性能指标下降。

21、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：在每台原子钟相互独立的情况下，通过测量单元对原子钟输入信号进行相差比对测量得出相差数据，数据处理单元采集相差数据利用“多角帽”算法计算每个原子钟信号的稳定度，然后根据信号稳定度情况进行优先级排序并优选出主钟信号。同时在系统运行过程中，实时监测原子钟信号的状态，如：信号缺失、相位跳变、频率跳变、原子钟性能下降，在主钟异常的情况下，及时报警且控制频率信号选择切换器无缝切换主钟，保障在无人值守的情况下守时系统连续稳定运行。

技术特征：

1.一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，还包括在根据优先级排序结果选择主钟信号时，还对原子钟信号进行异常监测，当主钟信号异常，报警的同时切换备用主钟信号，其中，所述异常监测包括的异常情况为：信号缺失、相位跳变、频率跳变和性能指标下降。

3.根据权利要求2所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，所述信号缺失判断方法为：根据原子钟输入信号与参考频标的相差和当某路输入无相差数据输出时，则该路信号缺失。

4.根据权利要求2所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，所述相位跳变判断方法为：根据三路原子钟输入信号两两之间的相位差和的所述相位跳变情况，定位出发生相位跳变的原子钟输入信号，当相邻两次测量相位差变化量达到设定门限时，则原子钟输入信号发生相位跳变。

5.根据权利要求2所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，所述频率跳变判断方法为：根据三路原子钟输入信号两两之间的相位差和计算出相对频率偏差fab、fac和fbc，当相邻两次的频率偏差大于设定门限时，则为频率跳变；其中，所述相对频率偏差fab、fac和fbc计算公式为：

6.根据权利要求2所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，所述性能指标下降的判断依据为：根据设定门限，若两台钟之间不同等级取样时间的稳定度某一采样时间尺度上的稳定度超限，则认为该原子钟输入信号性能指标下降。

7.根据权利要求1所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，根据所述相差数据计算两台钟之间不同等级取样时间的稳定度计算方法为：

8.根据权利要求1所述的一种用于守时系统优选主钟的方法，其特征在于，所述通过多角帽算法计算每个原子钟信号的稳定度，具体为：

9.一种用于守时系统优选主钟的系统，其特征在于，包括：原子钟组单元、时差/相差测量单元、时频控制单元、数据处理单元、信号分配单元，所述原子钟组单元输出端连接时差/相差测量单元、时频控制单元，所述时差/相差测量单元输出端连接数据处理单元，所述数据处理单元输出端连接时频控制单元，所述时频控制单元输出端连接信号分配单元，其中：

10.根据权利要求9所述的一种用于守时系统优选主钟的系统，其特征在于，所述时频控制单元将调整后的标准时频信号作为主钟信号输出时，还对所述标准时频信号进行异常监测，当主钟信号异常，报警的同时切换备用主钟信号；其中，所述异常监测包括的异常情况为：信号缺失、相位跳变、频率跳变和性能指标下降。

技术总结本申请公开了一种用于守时系统优选主钟的方法及系统，方法包括采集多路原子钟输入信号，计算所述多路原子钟输入信号与参考频标的相差数据；根据所述相差数据计算两台钟之间不同等级取样时间的稳定度，然后通过多角帽算法计算每个原子钟信号的稳定度；根据每个原子钟信号稳定度情况进行优先级排序并优选出主钟信号。同时，在根据优先级排序结果选择主钟信号时，还对原子钟信号进行异常监测，当主钟信号异常，报警的同时切换备用主钟信号。本申请通过计算原子钟稳定度，对原子钟质量进行优劣排序，以及实时检测原子钟信号异常，保障在无人值守的情况下守时系统连续稳定运行。技术研发人员：张然,杨帆,卢心竹,杨军受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/12