【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及時間頻率，尤其涉及一種星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法。
技術介紹
1、隨著科技的發展，對時間精度的要求越來越高，時間的測量和維持手段也從最初的機械測量發展到高精度的光學測量。在空間應用領域，衛星導航系統性能提升、衛星高速激光通信、天文及深空探測、廣義相對論驗證等一直對高精度衛星時間有著廣泛且迫切的需求。
2、銫鐘、銣鐘和氫鐘是目前在軌應用較廣泛的星載原子鐘，但在軌運行過程中均存在一定的頻率漂移，導致長期頻率穩定度惡化。以光鐘為代表的高精度空間時鐘的頻率穩定度相繼達到了10-18水平，已遠超現行秒定義參考銫噴泉鐘。但是，考慮到技術成熟度、工程建設成本、衛星更新換代速度等因素，高性能空間時鐘的全面應用難以一蹴而就。此時，基于高精度星間時頻傳遞鏈路，利用低頻率漂移率、高頻率穩定度的汞離子微波鐘或者光鐘對性能較低的銫鐘、銣鐘和氫鐘等星載原子鐘進行遠程頻率駕馭，可以有效提升星載原子鐘時頻信號的性能。
3、目前，原子鐘頻率駕馭方法的研究主要集中在地面守時系統中，并給出了部分頻率駕馭的方案。但是與地面守時系統相比，星載原子鐘的頻率駕馭過程具有測量噪聲大、駕馭參考非連續等特點，現有頻率駕馭方法無法適用。
4、因此，亟需一種能夠解決現有技術中所存在問題的方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，用于解決星載場景應用問題，以及星載原子鐘頻率駕馭過程中測量噪聲大、駕馭參考非連續的問題。
2、為了
3、獲取被駕馭星載原子鐘和空間基準鐘之間的鐘差；
4、通過kalman濾波算法以所述鐘差為輸入，對鐘差狀態量進行狀態估計；
5、根據所述kalman濾波算法輸出的所述鐘差狀態量，通過lqr控制算法計算最優頻率駕馭值；
6、將所述最優頻率駕馭值輸入至所述被駕馭星載原子鐘，以實現頻率駕馭。
7、進一步的，所述獲取被駕馭星載原子鐘和空間基準鐘之間的鐘差包括：
8、通過星間比對測量鏈路獲取被駕馭星載原子鐘和空間基準鐘之間的鐘差。
9、進一步的，所述通過kalman濾波算法以所述鐘差為輸入，對鐘差狀態量進行估計包括：
10、通過kalman濾波算法對鐘差狀態量進行帶控制量的一步預測；
11、基于所述鐘差，利用kalman濾波算法更新校正所述一步預測的所述鐘差狀態量。
12、進一步的，所述kalman濾波算法在對鐘差狀態量進行帶控制量的一步預測的狀態方程為：
13、x(k+1|k)＝φ(τ)x(k)+b(τ)u(k)+w(k)；
14、其中，x為系統的鐘差狀態向量；k為離散時間；φ(τ)為狀態轉移矩陣；τ為離散時間間隔；b(τ)為傳播項；u(k)為頻率駕馭值；w(k)為原子鐘噪聲，且滿足w(k)～～n(0，qr)；
15、所述狀態轉移矩陣φ(τ)為：
16、
17、所述傳播項b(τ)為：
18、
19、所述kalman濾波算法在對鐘差狀態量進行帶控制量的一步預測的均方差為：
20、p(k+1|k)＝φ(τ)p(k)φt(τ)+qr。
21、進一步的，基于所述鐘差對所述一步預測的所述鐘差狀態量進行校正的方程為：
22、x(k+1)＝x(k+1|k)+kk+1(z(k+1)-hx(k+1|k))；
23、其中，z為所述鐘差的測量值；h為測量矩陣；kk+1為濾波增益；
24、所述濾波增益kk+1為：
25、kk+1＝p(k+1|k)ht(hp(k+1|k)ht+r)-1；
26、所述kalman濾波算法的測量方程為：
27、z(k+1)＝hx(k+1)+v(k+1)；
28、h＝[100]；
29、其中，v(k+1)為測量噪聲，且滿足v(k+1)～n(0，r)。
30、進一步的，通過lqr控制算法基于以下公式計算最優頻率駕馭值：
31、u(k)＝-gox(k)；
32、其中，g0為增益矩陣；
33、所述增益矩陣g0為：
34、g0＝(btk0b+wr)-1btk0φ(τ)；
35、其中，k0為線性二次調節器；且所述線性二次調節器基于穩態ricatti方程計算得到：
36、k0＝φt(τ)k0φ(τ)+wq-φt(τ)k0b(btk0b+wr)-1btk0φ(τ)。
37、本專利技術所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，采用kalman濾波算法作為最小均方誤差的估計方法，負責估計狀態，降低了對測量精度和測量值的連續性的要求，可適用于測量噪聲大、駕馭參考非連續的星載原子鐘頻率駕馭場景；還采用lqr算法作為一種基于狀態反饋的控制器設計方法，負責設計控制器，通過優化一個二次代價函數來得到最優的頻率駕馭值，并且可以通過調整參數的相對大小關系實現不同的駕馭速度；本專利技術將kalman算法和lqr算法結合起來，通過狀態反饋來抑制系統的誤差，并實現系統的穩態偏差和控制成本最小化，進而保證系統的穩定性和魯棒性；只需要測量系統輸出，不需要精確測量所有狀態變量，能夠在狀態估計誤差存在的情況下實現系統的最優控制。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，所述獲取被駕馭星載原子鐘和空間基準鐘之間的鐘差包括：
3.根據權利要求1所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，所述通過Kalman濾波算法以所述鐘差為輸入，對鐘差狀態量進行估計包括：
4.根據權利要求3所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，所述Kalman濾波算法在對鐘差狀態量進行帶控制量的一步預測的狀態方程為：
5.根據權利要求4所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，基于所述鐘差對所述一步預測的所述鐘差狀態量進行校正的方程為：
6.根據權利要求5所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，通過LQR控制算法基于以下公式計算最優頻率駕馭值：
【技術特征摘要】
1.一種星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，所述獲取被駕馭星載原子鐘和空間基準鐘之間的鐘差包括：
3.根據權利要求1所述的星載原子鐘遠程非連續頻率駕馭方法，其特征在于，所述通過kalman濾波算法以所述鐘差為輸入，對鐘差狀態量進行估計包括：
4.根據權利要求3所述的星...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張國棟，畢少筠，陳秋麗，王海紅，鄭晉軍，康成斌，張弓，周會超，趙興隆，馬福建，賀治鈞，
申請(專利權)人：中國空間技術研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。