man滤波器对原子钟进行控制.PDFVIP

第 2o卷第 4期 控 制 理 论 与 应‘ 用 v01．2oNo．4 20O3年 8月 ControlTheory＆ ~：pplieations Aug．2003 ： 文章编号 ：1000—8152(2003)04—0551—04 用 Kalman滤 波器对原子钟进行控制 李孝辉 一，吴海涛 ，高海军 ，边玉敬 (1 国家授时中心，陕西 临潼 710600；2．中国科学院 研究生院，北京 100039) 摘要 ：介绍 了一种利用 Kalman滤波器进行原子钟控制的方法 ，并对此方法作 了改进 ，可 以把一个原子钟 的相 位——时间非常精确地控制到时间标准上 ．最后，利用 国家授时中心的实测数据对这种方法作了验证 ，证明这种方 法切实可行 ，控制后原子钟与所选择的参数钟 UTC(NTSC)的最大钟差不大于 10ns． 关键词：Kalman滤波器 ；时间同步；原子钟 中图分类号 ：1P127．1 文献标识码：A Clock disciplinedmethodbyusingKalman filter LIXiao—hui ，WUHai—tao，GAOHai-jun，BIANYu-jing (1．NationalTimeServiceCenter，ShanxiLintong710600，China； 2．GraduateSch(x)loftheChineseAcademyofSciences，Beijing100039，oaina) Abstract：A clockdisciplinedmethodbasedonKalmanfilterwasgiven，andthismethodwasimlxoved．Itcouldsteerone aotnliccloc kphase-timeintotimestandardprecisely．Atlast．thisme thodWas checkedwiththedata丘0m NationalTtmeSet． viceCenter．Theexperimentresultsshow thatthemaxiinunldifferencebetweenthedisciplinedclockandthetimestandardisno morethan l0ns． Keywords：Kalmanfilter；timesynchronization；atomicclock 随着科学技术的 日益发展 ，对 时钟同步技术 的 数 ．n(t)是原子钟的噪声 ，根据原子钟的幂率谱模 要求越来越高，这推动了钟控技术的发展 ．智能钟技 型，它是五种噪声的叠加．对振荡器进行精确控制需 术要求将一个钟的频率控制到另一个频率 ，实现两 要适 当估计出 a，b与c三项 的值 ，但是 由于噪声的 个钟之间的精确同步．另外 ，GPS技术 的发展 ，它提 存在限制了估计的精度 ．如何准确地估计 出振荡器 供了一个在全球范 围内时间同步在几纳秒 内的手 的信号模型 的三个参数一直是研 究的内容 ．用 段 ，利用 GPS的优 良特性来控制本地振荡器，可 以 Kalman滤波器来估计这三个参数可 以起到很好 的 较低 的成本实现较高质量的守时… ． 效果[4，51． Kalman滤波器具有许多有吸引力的特征，它是 2 用 Kalman滤波器进行状态估计 (Esamm 最小方差意义上的最优估计 ．Kalman滤波器适用于 statebyusingKalmanfilter) 动力学系统 ，提供合适的初始化和最优暂态响应．它