一種頻率標準遠程校準方法及其系統技術方案

本發明專利技術公開了一種頻率標準遠程校準方法及其系統，克服了現有技術中需要將待校準頻率標準斷電、并與參考方放置在同一實驗室內測量的缺陷。本發明專利技術的校準方法利用參考頻率標準或衛星導航定位系統的系統時作為參考方，無需將待校準頻率標準和參考方放置在同一實驗室即可實現對待校準頻率標準的遠程校準。該方法校準精度較高，能夠校準時標時刻、時刻穩定度等直接測量法不能校準的項目。本發明專利技術的校準系統在待校準方或待校準方和參考方各設置一臺接收機，并將各頻率標準分別作為相應接收機的時鐘參考，通過計算待校準方接收機時鐘與參考方的鐘差，進而得到接收機與參考方的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度。因此，該校準系統結構簡單、操作方便。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種時間頻率標準的校準方法及其系統，特別涉及一種基于衛星導航定位系統載波相位對頻率標準進行遠程校準的方法及其系統。
技術介紹
眾所周知，頻率標準是能夠產生標準頻率信號，并用來進行頻率和時間測量的 一種計量裝置。目前，對頻率標準進行校準主要是采用直接測量法，即，將待校準頻 率標準和參考頻率標準放置在同一實驗室，利用測量儀器直接對待校準頻率標準進行校 準。圖1示出了目前常用的幾種頻率標準校準的直接測量方法 1.比相法 圖1A是利用比相法校準頻率標準的原理圖。如圖中所示，待校準頻率標準和參 考頻率標準輸出的頻率信號分別輸入比相儀，然后，比相儀對兩頻率信號進行比對，得 到兩頻率信號的相位差值，從而計算得到頻差及頻率穩定度，由此實現對待校準頻率標 準的校準。 2.雙混頻時差法 圖1B是利用雙混頻時差法校準頻率標準的原理圖。如圖中所示，待校準頻率標 準和參考頻率標準輸出的頻率信號分別輸入雙混頻時差測量儀，雙混頻時差測量儀對兩 頻率標準的頻率信號進行測量，得到兩頻率信號的時差值，從而計算得到頻差及頻率穩 定度，由此實現對待校準頻率標準的校準。 3.時間間隔計數器法 圖1C是利用時間間隔計數器法校準頻率標準的原理圖。如圖中所示，待校準頻 率標準和參考頻率標準輸出的秒脈沖信號分別輸入時間間隔計數器，時間間隔計數器對 兩頻率標準的秒脈沖信號進行測量，得到兩秒脈沖信號的時差值，從而計算得到頻差及 頻率穩定度，由此實現對待校準頻率標準的校準。 上述直接測量方法比較容易實現。但是，這種方法必須將待校準頻率標準與參 考頻率標準放置在同一實驗室內測量，待校準頻率標準必須經過移動及斷電等過程，容 易對待校準頻率標準本身及相關工作產生中斷和不利影響。另外，如果待校準頻率標準 負責維持某地方時標，則斷電后地方時標將中斷，因此直接測量法無法校準時標時刻。
技術實現思路
為克服上述現有技術中存在的缺陷，本專利技術的第一個目的是提供一種頻率標準遠程校準方法，該校準方法實現了對頻率標準的遠程校準，同時還能夠校準頻率標準的 時標時刻、時刻穩定度及頻率穩定度。 本專利技術的第二個目的是提供一種利用上述方法進行遠程頻率標準校準的系統，該系統實現了對頻率標準在通電工作狀態下的遠程校準，并且其結構簡單、用戶操作方 便、測量精度高。6 為了實現本專利技術的上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種頻率標準遠程校準方法，其包括如下步驟 a)將一臺或多臺待校準頻率標準分別作為相應個數的一臺或多臺衛星導航定位系統接收機的時鐘參考； b)利用所述一臺或多臺衛星導航定位系統接收機接收衛星信號，得到衛星導航定位系統載波相位測量數據； c)將所述載波相位測量數據存儲為標準數據格式； d)將存儲為標準數據格式的載波相位測量數據傳送到數據處理計算機，進行數據預處理、誤差建模及補償、延遲測定及扣除，建立并解算載波相位觀測方程，同時進行參數估計，得到所述接收機的鐘差；以及 e)依據所述接收機的鐘差進行計算，得到待校準頻率標準與衛星導航定位系統的系統時的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，從而完成對所述一臺或多臺待校準頻率標準的校準。 本專利技術還提供了一種頻率標準遠程校準方法，其包括如下步驟 a)將一臺或多臺待校準頻率標準和一參考頻率標準分別作為相應個數的衛星導航定位系統接收機的時鐘參考； b)利用所述衛星導航定位系統接收機分別接收衛星信號，得到衛星導航定位系統載波相位測量數據； C)將所述載波相位測量數據存儲為標準數據格式； d)將存儲為標準數據格式的載波相位測量數據傳送到數據處理計算機，進行數據預處理、誤差建模及補償、延遲測定及扣除，建立并解算載波相位觀測方程，同時進行參數估計，得到所述接收機的鐘差；以及 e)依據所述接收機的鐘差進行計算，得到一臺或多臺待校準頻率標準和參考頻率標準的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，從而完成對所述一臺或多臺待校準頻率標準的校準。 根據本專利技術的另一個方面，本專利技術提供了一種頻率標準遠程校準系統，其包括用于接收衛星導航定位系統衛星信號的一臺或多臺接收機；與所述一臺或多臺接收機相連，用作所述一臺或多臺接收機的時鐘參考的相應的一臺或多臺待校準頻率標準；與所述一臺或多臺接收機相連、用于采集所述接收機的觀測數據并將所述觀測數據存儲為標準數據格式的一臺或多臺數據存儲計算機；以及數據處理計算機，該數據處理計算機用于接收所一臺或多臺數據存儲計算機存儲的數據、建立及解算載波相位觀測方程，得到接收機的鐘差，并進一步對所述接收機的鐘差進行比對分析，得到一臺或多臺待校準頻率標準分別與衛星導航定位系統的系統時的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，即所述一臺或多臺待校準頻率標準的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度。 本專利技術還提供了一種頻率標準遠程校準的系統，其包括用于接收衛星導航定位系統衛星信號的參考方接收機；與所述參考方接收機相連，用作所述參考方接收機的時鐘參考的參考頻率標準；用于接收衛星導航定位系統衛星信號的一臺或多臺待校準方接收機；與所述一臺或多臺待校準方接收機相連，用作所述一臺或多臺待校準方接收機的時鐘參考的一臺或多臺待校準頻率標準；與所述參考方接收機相連、用于采集所述參考方接收機的觀測數據并將所述觀測數據存儲為標準數據格式的參考方數據存儲計算機；與所述一臺或多臺待校準方接收機相連、用于采集所述一臺或多臺待校準方接收機的觀測數據并將所述觀測數據存儲為標準數據格式的一臺或多臺待校準方數據存儲計算機；以及數據處理計算機，所述數據處理計算機用于接收所述參考方數據存儲計算機、待校準方數據存儲計算機存儲的數據、建立及解算載波相位觀測方程，得到所述參考方、待校準方接收機的鐘差，并進一步對所述接收機的鐘差進行比對分析，得到待校準頻率標準與參考頻率標準的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，即待校準頻率標準的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度。 本專利技術基于衛星導航定位系統的載波相位進行頻率校準，其利用參考頻率標準或者衛星導航定位系統的系統時作為校準參考，無需將待校準頻率標準和參考方放置在同一實驗室即可實現對待校準頻率標準的遠程校準。同時，由于在校準時無需將待校準頻率標準斷電，其時標能夠連續運行，因此該方法能夠校準時標時刻，時刻穩定等直接測量法不能校準的項目。另外，該方法基于衛星導航定位系統載波相位測量技術進行校準，其校準精度較高，時差穩定度可控制在亞ns級，相對于頻率差測量不確定度可以達到2X10-15量級/天。 本專利技術的頻率標準校準系統結構簡單，不需采用時間間隔計數器等直接法測量儀器，只需在待校準方或待校準方和參考方分別設置具有衛星導航定位系統載波相位觀測能力的接收機，并將待校準頻率標準或待校準頻率標準和參考頻率標準分別作為一臺接收機的時鐘參考，通過計算待校準方接收機時鐘與衛星導航定位系統的系統時或者參考方接收機時鐘的時差，進而計算得到接收機與參考方的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度。因此，該校準系統結構簡單、操作方便。附圖說明 圖1A是利用比相法校準頻率標準的原理圖； 圖1B是利用雙混頻時差法校準頻率標準的原理圖； 圖1C是利用時間間隔計數器法校準頻率標準的原理圖； 圖2是根據本專利技術的頻率標準遠程校準系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頻率標準遠程校準方法，其特征在于，包括如下步驟：　　ａ）將一臺或多臺待校準頻率標準分別作為相應個數的一臺或多臺衛星導航定位系統接收機的時鐘參考；　　ｂ）利用所述一臺或多臺衛星導航定位系統接收機接收衛星信號，得到衛星導航定位系統載波相位測量數據；　　ｃ）將所述載波相位測量數據存儲為標準數據格式；　　ｄ）將存儲為標準數據格式的載波相位測量數據傳送到數據處理計算機，進行數據預處理、誤差建模及補償、延遲測定及扣除，建立并解算載波相位觀測方程，同時進行參數估計，得到所述接收機的鐘差；以及　　ｅ）依據所述接收機的鐘差進行計算，得到待校準頻率標準與衛星導航定位系統的系統時的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，從而完成對所述一臺或多臺待校準頻率標準的校準。

【技術特征摘要】
一種頻率標準遠程校準方法，其特征在于，包括如下步驟a)將一臺或多臺待校準頻率標準分別作為相應個數的一臺或多臺衛星導航定位系統接收機的時鐘參考；b)利用所述一臺或多臺衛星導航定位系統接收機接收衛星信號，得到衛星導航定位系統載波相位測量數據；c)將所述載波相位測量數據存儲為標準數據格式；d)將存儲為標準數據格式的載波相位測量數據傳送到數據處理計算機，進行數據預處理、誤差建模及補償、延遲測定及扣除，建立并解算載波相位觀測方程，同時進行參數估計，得到所述接收機的鐘差；以及e)依據所述接收機的鐘差進行計算，得到待校準頻率標準與衛星導航定位系統的系統時的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，從而完成對所述一臺或多臺待校準頻率標準的校準。2. —種頻率標準遠程校準方法，其特征在于，包括如下步驟a) 將一臺或多臺待校準頻率標準和參考頻率標準分別作為相應個數的衛星導航定位 系統接收機的時鐘參考；b) 利用所述衛星導航定位系統接收機分別接收衛星信號，從而得到衛星導航定位系 統載波相位測量數據；C)將所述載波相位測量數據存儲為標準數據格式；d) 將存儲為標準數據格式的載波相位測量數據傳送到數據處理計算機，進行數據預 處理、誤差建模及補償、延遲測定及扣除，建立并解算載波相位觀測方程，同時進行參 數估計，得到所述接收機的鐘差；以及e) 依據所述接收機的鐘差進行計算，得到一臺或多臺待校準頻率標準和參考頻率標 準的時刻偏差、頻率偏差、時刻穩定度和頻率穩定度，從而完成對所述一臺或多臺待校 準頻率標準的校準。3. 如權利要求1或2所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述衛星導航定位 系統包括GPS系統、GLONASS系統、COMPASS系統、Galileo系統。4. 如權利要求1或2所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述衛星導航定位 系統為GPS系統。5. 如權利要求1所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，在a步驟中，所述衛星 導航定位系統接收機的時鐘參考包括所述待校準頻率標準的時標信號和頻標信號。6. 如權利要求2所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，在a步驟中，所述衛星 導航定位系統接收機的時鐘參考包括所述待校準頻率標準或參考頻率標準的時標信號和 頻標信號。7. 如權利要求4、 5或6之一所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述時標 信號包括1PPS信號；所述頻標信號包括頻率為5M或10M的頻率信號。8. 如權利要求1或2所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，在c步驟中，將所 述載波相位測量數據存儲為RINEX格式的數據文件。9. 如權利要求1或2所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述d步驟進一步 包括dl)數據預處理，將一臺或者多臺衛星導航定位系統接收機的載波相位測量數據匯 總，并將所述一臺或者多臺接收機的RINEX文件的格式統一為與年份有關的數據格式 *.xxo，并且下載相應的包括IGS星歷文件以及相應的太陽、月球、utl(—類世界時)、閏 秒歷表文件；d2)誤差建模補償，包括對電離層、對流層、sagnac(薩格納克)效應、天線坐標、星 歷及衛星導航定位系統衛星軌道偏心率造成的相對論修正等誤差的建模補償；d3)延遲測定扣除，包括對線纜及小型器件延遲、天線延遲和接收機內部延遲等延遲 的測定扣除；以及d4)建立載波相位觀測方程，利用測地分析軟件進行載波相位觀測方程解算，同時進 行未知參數的估計，得到所述一臺或者多臺接收機的鐘差值。10. 如權利要求9所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述dl步驟進中的數 據格式氣xxo，其中，xx對應著相應的年份。11. 如權利要求1所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述e步驟進一步包括el)將接收機的鐘差值作為待校準頻率標準與衛星導航定位系統系統時的時差值，即 待校準頻率標準的時差值，將待校準頻率標準的時差值取平均后就是待校準頻率標準的 時刻偏差；e2)將時差值進行線性擬合，得到待校準頻率標準的頻差值，即為待校準頻率標準的 頻率偏差；e3)利用時差值計算其標準偏差值，得到待校準頻率標準的時刻穩定度； e4)利用時差值計算相應采樣間隔的Allan(阿倫)標準偏差值，得到待校準頻率標準 的頻率穩定度。12. 如權利要求11所述的頻率標準遠程校準方法，其特征在于，所述e步驟中待校準 頻率標準的時刻偏差計算公式為<formula>formula see original documen...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁坤，張愛敏，高小珣，王偉波，寧大愚，
申請(專利權)人：中國計量科學研究院，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]