一种芯片原子钟长期自守时的频率标较方法与流程

本申请实施例涉及原子频标领域，具体而言，涉及一种芯片原子钟长期自守时的频率标较方法。

背景技术：

1、时间作为七个基本物理量之一，在地球物理测量中起着举足轻重的作用，时间的准确性影响到测量的准确度；例如在地震观测中，地震震相分析以及震源定位依赖于地震波到达时刻的精度；到达时刻的精度取决于地震波测量设备的内部时刻的精度，时刻的精度又与时钟源的精度息息相关。

2、现有时钟源如晶体振荡器或原子钟都存在初始频率不准确和时刻相位不确定的情况；在某些应用中，内部频率源持续使用gps/北斗接收机输出的标准秒持续校准频率源及输出时刻；芯片原子钟的准确性受到温度等环境因素及老化的影响；在短期守时的应用中，温度对频率的影响占主要因素；长期守时的应用中老化引起的频率变化占主要因素。

3、而在部分应用环境中，如在水下使用芯片原子钟时，很难接收到gps/北斗信号，通常在使用前通过标准源校准仪器内部频率源，而时刻精度取决于频率源本身的性能，易造成芯片原子钟的精度出现偏差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种用于提高芯片原子钟长期自守时精度的频率标较方法，旨在提高芯片原子钟守时过程的精度。

2、第一方面，本申请实施例提供一种芯片原子钟长期自守时的频率标较方法，所述方法应用于频率标较系统，所述频率标较系统与芯片原子钟通信连接；包括以下步骤：

3、获取所述芯片原子钟的第一频率漂移率和第一时长，其中，所述第一频率漂移率为所述芯片原子钟的老化率，所述第一时长为芯片原子钟的第一次守时时长；

4、基于所述第一频率漂移率和所述第一时长，获取所述芯片原子钟的时差序列；所述时差序列用于表征芯片原子钟的频率偏差规律；

5、基于所述时差序列，向所述芯片原子钟发送守时频率漂移率，以校准芯片原子钟。

6、可选地，所述基于所述第一频率漂移率和所述第一时长，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

7、基于所述第一频率漂移率和第一时长，获取所述芯片原子钟的第一频率偏移量；

8、对所述芯片原子钟进行第一次守时，将所述芯片原子钟标较至第一频率偏移量；

9、并获取第一相位，所述第一相位为第一次守时结束时参考秒与输出秒之间的相位差；

10、通过所述频率标较系统获取所述芯片原子钟的第二频率偏移量、第二相位和第二时长；所述第二时长为所述芯片原子钟第一次守时的实际总时长；

11、基于所述第一频率偏移量、第二频率偏移量、第二时长、第一相位和第二相位，获取所述芯片原子钟的时差序列。

12、可选地，所述基于所述第一频率偏移量、第二频率偏移量、第二时长、第一相位和第二相位，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

13、基于所述第二时长、第一频率偏移量和第二频率偏移量，获取第二频率漂移率；

14、基于所述第一相位、第二相位、第二时长和第一频率偏移量，获取第三频率漂移率；

15、基于所述第二频率漂移率和第三频率漂移率，获取第四频率漂移率；

16、基于所述第一频率偏移量、第一相位和第四频率漂移率，获取所述芯片原子钟的时差序列。

17、可选地，通过所述频率标较系统获取所述芯片原子钟的第二频率偏移量，包括：

18、测量所述芯片原子钟的输出频率与高精度频率源之间的频率偏差；所述高精度频率源为所述频率标较系统内部的频率源；

19、所述频率偏差的均值即为所述第二频率偏移量。

20、可选地，所述通过所述频率标较系统获取所述芯片原子钟的第二相位，包括：

21、测量所述芯片原子钟在输出秒与参考秒之间的相位差；所述参考秒为输入到所述频率标较系统的参考时间；

22、获取在时间预期值内输出秒与参考秒的相位差；

23、所述相位差的均值即为所述第二相位。

24、可选地，所述基于所述第一频率漂移率和第一时长，获取所述芯片原子钟的第一频率偏移量，包括：

25、通过下述公式，计算第一频率偏移量，

26、

27、式中，为第一频率偏移量；a1为第一频率漂移率；t1为第一时长。

28、可选地，所述基于所述第二时长、第一频率偏移量和第二频率偏移量，获取第二频率漂移率，包括：

29、通过下述公式，计算所述第二频率漂移率：

30、

31、式中，a2为第二频率漂移率；为第二频率偏移量；为第一频率偏移量；t2为第二时长。

32、可选地，所述基于所述第一相位、第二相位、第二时长和第一频率偏移量，获取第三频率漂移率，包括：

33、通过下述公式，计算所述第三频率漂移率：

34、

35、式中，a3为第三频率漂移率；t2为第二相位；t1为第一相位。

36、可选地，所述基于所述第一频率偏移量、第一相位和第四频率漂移率，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

37、通过下述公式，计算时差序列：

38、

39、式中，t[i]为时差序列；t1为第一相位；ti为预计守时时长；a4为第四频率漂移率。

40、可选地，所述基于所述时差序列，校准芯片原子钟，包括；

41、获取预计守时时长，将所述预计守时时长代入时差序列中，获取预计守时时差；

42、获取所述预计守时时差对应的守时频率漂移量；

43、在所述芯片原子钟内反向预置所述守时频率漂移量，以通过所述守时频率漂移量校准所述芯片原子钟。

44、有益效果：本申请通过通信连接频率标较系统与芯片原子钟，能够通过频率标较系统来获取芯片原子钟内部的信息并调整芯片原子钟；再通过芯片原子钟的第一频率漂移率和第一时长，计算获取到能够反馈芯片原子钟频率偏差规律的时差序列，通过时差序列，获取守时频率漂移量，并将守时频率漂移量预置到芯片原子钟；则在各种应用环境中，都能够对芯片原子钟进行标较，且标较过程不需要在芯片原子钟内增加额外的软硬件设计，具有能够提高芯片原子钟在长期守时过程中守时精度的效果。

技术特征：

1.一种芯片原子钟长期自守时的频率标较方法，其特征在于，所述方法应用于频率标较系统，所述频率标较系统与芯片原子钟通信连接；包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第一频率漂移率和所述第一时长，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

3.根据权利要求2所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第一频率偏移量、第二频率偏移量、第二时长、第一相位和第二相位，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

4.根据权利要求2所述的一种标较方法，其特征在于，通过所述频率标较系统获取所述芯片原子钟的第二频率偏移量，包括：

5.根据权利要求2所述的一种标较方法，其特征在于，所述通过所述频率标较系统获取所述芯片原子钟的第二相位，包括：

6.根据权利要求3所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第一频率漂移率和第一时长，获取所述芯片原子钟的第一频率偏移量，包括：

7.根据权利要求6所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第二时长、第一频率偏移量和第二频率偏移量，获取第二频率漂移率，包括：

8.根据权利要求7所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第一相位、第二相位、第二时长和第一频率偏移量，获取第三频率漂移率，包括：

9.根据权利要求8所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述第一频率偏移量、第一相位和第四频率漂移率，获取所述芯片原子钟的时差序列，包括：

10.根据权利要求1所述的一种标较方法，其特征在于，所述基于所述时差序列，校准芯片原子钟，包括；

技术总结本申请实施例在于提供一种芯片原子钟长期自守时的频率标较方法，属于原子频标领域。所述方法应用于频率标较系统，所述频率标较系统与芯片原子钟通信连接；包括以下步骤：获取所述芯片原子钟的第一频率漂移率和第一时长，其中，所述第一频率漂移率为所述芯片原子钟的老化率，所述第一时长为芯片原子钟的第一次守时时长；基于所述第一频率漂移率和所述第一时长，获取所述芯片原子钟的时差序列；所述时差序列用于表征芯片原子钟的频率偏差规律；基于所述时差序列，向所述芯片原子钟发送守时频率漂移率，以校准芯片原子钟。本申请具有能够提高芯片原子钟在长期守时过程中守时精度的效果。技术研发人员：任文静,杜润昌,魏启,刘林,符明辉,王克受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13