一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置与流程

本发明涉及钟差修正，尤其涉及一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置。

背景技术：

1、受内在和外在各方面因素影响，单台原子钟用于保持本地时间存在很大的不可靠性。为了提高本地时间保持能力的可靠性，通常利用多台原子时进行综合原子时计算，产生一个持续稳定可靠的本地综合原子时，钟差是计算本地综合原子时最基本最关键的元素。但是由于诸多因素影响，如系统断电、钟失锁、线路热噪声、器件老化等，原始钟差数据总是不尽理想，存在数据缺失、错误数据、相位跳变等现象，无法直接用于综合原子时计算，需要对钟差数据进行修正。尤其是在实时综合原子时计算时，更需要对钟差数据进行及时检测并修正。

2、现有的钟差数据异常情况的检测方法主要有门限阈值法、3σ准则、小波分析法、中位数法、相邻数据窗均值比较法。门限阈值法的经验门限值只能反映过去长期数据分布规律，不能适应短期数据变化。3σ准则适用于符合正态分布的数据序列，当数据序列存在个别异常点时，利用3σ准则可以有效检测，但原子钟比对数据相当复杂，有时会出现相位跳变，3σ无法准确定位相位跳变的位置。小波分析法具有多分辨分析的特点，在时频域都有表征信号局部特征的能力，但小波分析算法复杂，不易实现。中位数法是riley提出来的，针对数据量大的序列，它可有效提高计算效率，是一种简单有效的数据探测方法，常用来进行异常值检测。相位跳变是一种特殊的异常现象，其表象为原子钟相位由一个值跳到另一个值上运行，造成相位数据的不连续；对其探测，多数算法是通过比较在相关数据上移动的相邻两个窗口的均值来实现的，也有人使用累计求和曲线图或是其他类似方法。对用于实时原子时计算的钟差数据进行异常检测与修正，需要满足两个要求：对异常值的检测需要具有实时性，以满足原子时实时计算需求；对异常值的修正要符合原子钟的自身运行特性。现有的所有异常值检测与修正算法均各有优劣，目前尚未有一种算法可以将所有异常情况修正到最理想的效果。

3、因此，需要一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置。

技术实现思路

1、本发明提出一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置，根据不同异常值所属的异常情况类型，选用合适的修正算法对该异常值进行修正，从而解决传统的钟差数据异常值检测与修正方法无法修正所有异常情况的问题。

2、本发明提供了如下技术方案：

3、第一方面，本说明书提供了一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法，包括：将钟差数据转换为频率数据；采用中位数检测法检测频率数据，得到异常值；根据所述钟差数据和所述频率数据的对应关系，得到时差数据的异常类型；根据所述异常类型，对所述异常值进行修正。

4、可选的，所述采用中位数检测法检测频率数据，得到异常值，具体包括：根据频率数据的数据序列，得到频率数据中位数；根据所述频率数据中位数，得到频率数据探测中位数；根据所述频率数据探测中位数，得到异常值；采用标志位对所述异常值进行标记。

5、可选的，所述根据所述钟差数据和所述频率数据的对应关系，得到时差数据的异常类型，具体包括：计算异常标志位前后两个非异常标志位对应的时差数据之间的频差，得到异常频差；根据连续异常标志位个数，判断所述异常频差是否大于异常判定阈值；若连续异常标志位个数小于10且所述异常频差不大于异常判定阈值，则异常标志位对应的时差数据为粗大误差；若连续异常标志位个数不小于1、小于10且所述异常频差大于异常判定阈值，则在异常标志位对应的时差采集时刻出现跳相。

6、可选的，在判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：若连续异常标志位个数不小于1、小于10且所述异常频差大于异常判定阈值，判断钟差连续正常个数是否不小于第二预设阈值，若是，则为长期跳相，若否，则为短期跳相。

7、可选的，在判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：若连续异常标志位个数不小于10，则报警提醒用户系统钟差采集异常。

8、可选的，在根据连续异常标志位个数，判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：判断钟差连续正常个数是否不小于第二预设阈值；若连续异常标志位个数不小于1、小于10、所述异常频差大于异常判定阈值且所述钟差连续正常个数小于第二预设阈值，则将所述异常类型更新为短期跳相；若连续异常标志位个数不小于1、小于10、所述异常频差大于异常判定阈值且所述钟差连续正常个数不小于第二预设阈值，则将所述异常类型更新为长期跳相。

9、可选的，在根据连续异常标志位个数，判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：若连续异常标志位个数小于3且所述异常频差不大于异常判定阈值，则采用线性差值法修正异常值；若连续异常标志位个数大于3、小于10且所述异常频差不大于异常判定阈值，则采用最小二乘组合模型修正异常值；若连续异常标志位个数大于1、小于10且所述异常频差大于异常判定阈值，则采用常规的最小二乘法对其中的粗大误差进行修正。

10、可选的，在判断钟差连续正常个数是否不小于第二预设阈值后，还包括：若所述钟差连续正常个数大于所述第二预设阈值，采用相位补偿法进行异常修正。

11、可选的，按照以下公式将钟差数据转换为频率数据：

12、

13、其中，yi表示频率数据，pi表示钟差数据，ti表示钟差数据对应的采集时刻。

14、第二方面，本发明提供了一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正装置，包括：

15、转换模块，用于将钟差数据转换为频率数据；

16、检测模块，用于采用中位数检测法检测频率数据，得到异常值；

17、判断模块，用于根据所述钟差数据和所述频率数据的对应关系，得到时差数据的异常类型；

18、修正模块，用于根据所述异常类型，对所述异常值进行修正。

19、本发明实施例提供的用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置，通过采用合适的修正算法对不同的异常值进行修正，从而进一步提高检测效率和修正效果。

技术特征：

1.一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用中位数检测法检测频率数据，得到异常值，具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述钟差数据和所述频率数据的对应关系，得到时差数据的异常类型，具体包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据连续异常标志位个数，判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据连续异常标志位个数，判断所述异常频差是否大于异常判定阈值之后，还包括：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在判断钟差连续正常个数是否不小于第二预设阈值后，还包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式将钟差数据转换为频率数据：

10.一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法及装置，所述方法包括：将钟差数据转换为频率数据；采用中位数检测法检测频率数据，得到异常值；根据所述钟差数据和所述频率数据的对应关系，得到时差数据的异常类型；根据所述异常类型，对所述异常值进行修正。本发明的用于实时原子时计算的钟差检测与修正方法，根据异常值分析异常情况类型，选择合适的修正算法对该异常值进行修正，解决了传统的钟差数据异常值检测与修正方法无法修正所有异常情况的问题。技术研发人员：杨帆,卢心竹,张然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：2024/1/13