基于Kalman滤波的原子时算法研究

来源：计算机测量与控制杂志2023年第3期北京时间：

作者：孙同川,王振玲,孙建设,刘铁强

单位：中国电子科技集团公司第54研究所

摘要：守时系统的目标在于建立和保持一个稳定可靠的时间尺度，时间尺度算法正是基于此目标计算出一个频率稳定度、准确度、可靠性更高的时间尺度，时间尺度的算法本质就是综合守时系统内的原子钟，通过各原子钟与主钟的N-1组观测钟差对N台原子钟的权重和预测值进行估计；传统的加权平均算法会忽略发挥主要影响的噪声过程，更注重权重的合理分配来提高综合原子时的稳定度，缺少对噪声的关注，针对守时系统实时性的需求，对原子钟噪声模型进行了研究，在频率预测过程中研究了Kalman滤波和频率跳变检测的应用，并与传统加权平均算法进行了对比，仿真实验表明改进的算法提升了综合原子时的中长期稳定度,其中100天稳达到了〖5×10〗^(-14)数量级，既保留了AT1时间尺度连续、实时的良好特性，又避免了Kalman算法发散性的问题，经实际测试可应用于小型守时实验室的守时系统构建。

关键词：守时系统;时间尺度算法;Kalman滤波;预测值;频率跳变检测

基金资助：河北省科技重大专项（22280901Z）