一種實時頻率穩定度分析方法
【專利摘要】本發明提供了一種實時頻率穩定度分析方法，依次判別粗大誤差并記錄狀態、數據擬合內插、取樣間隔自適應確定和數據迭代，最終得到艾倫方差表征的頻率穩定度。本發明能實現頻率穩定度實時分析同時，還能實時輸出、顯示分析結果，簡化了用戶的工作。本發明還根據頻率穩定度分析的特點，設計了數據預處理方法，增強了系統的容錯能力，為基于頻率計、相位計等常用設備低成本的實現頻率標準實時穩定度分析提供解決方案。
【專利說明】一種實時頻率穩定度分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種頻率穩定度的分析方法。
【背景技術】
[0002]頻率標準作為一種電子設備，輸出信號不可避免受到內部各種電子噪聲的影響，使其頻率不是一個固定值，而是在一定范圍內隨機起伏。頻率穩定度就是用來描述頻率標準輸出頻率受噪聲影響而產生的隨機起伏。所謂時域頻率穩定度，就是把受噪聲影響的輸出頻率，用一個時間函數來描述，從時域的角度來分析噪聲對輸出頻率的影響。
[0003]輸出信號頻率是由噪聲引起的隨機函數，因此只能用統計分析的方法來研究，另夕卜，考慮到信號的瞬時頻率是無法直接測量，只能通過測量一段時間的平均頻率，這兩點決定了時域頻率穩定度分析只能采用統計分析方法，分析某取樣時間內平均頻率的隨機起伏情況。
[0004]隨著對頻率標準噪聲深入研究發現，頻率標準除存在有常見的傅氏頻率較高的熱噪聲和散彈噪聲外，還存在著傅氏低頻分量很豐富的調頻閃變噪聲頻率隨機游動噪聲。由于它們的存在，使得在用標準方差分析頻率標準的穩定度時，測量次數越多，標準方差越大，理論上當測量次數趨近無窮時，標準方差是發散的。因此，用標準方差來描述頻率標準的穩定度是不合適的，因為作為一個有用的統計量，應該是測量次數越多，求出的結果越精確，誤差越小。為了解決這一問題，提出了阿倫方差表征方法，其定義式如下:
[_5]燈
[0006]其中M表示測量數據組數，τ為取樣間隔，&表示第i次取樣間隔時間的平均頻率值。
[0007]阿倫方差可以理解為從時域測量噪聲強弱的一種方法，其測量原理是將一個不平穩的被測信號通過一個濾波器，使之平穩化，即利用了非平穩過程具有平穩增量的屬性，然后從中提取表征噪聲強弱的噪聲系數。從統計學的角度，阿倫方差是采用時間樣本平均的方法，提取所需的噪聲信息，由于估計對象是單樣本，所以不能采用空間樣本平均。采用時間樣本平均，必須保證被估計信息在時間上的穩定性，否則便沒有空間樣本與時間樣本的互換性，這就是估計量的平穩遍歷性要求，對振蕩器噪聲，標準方差中樣本是每一組測量結果求平均，由于不具有平穩遍歷性，每一次測量的統計意義都不一樣，所以重復測量沒有意義，而阿倫方差是標準方差的平均，由于樣本是平穩遍歷的，所以可復現測量結果，反映樣本的噪聲信息。
[0008]目前原子頻標的頻率穩定度分析根據處理時間不同分為離線事后分析和在線實時分析兩種，其中離線事后分析較為常見，通過統計大量測試數據，可以實現對任意取樣時間的穩定度分析，數據越多，處理耗費時間越長；當前的在線分析為了保證響應速度，只能處理有限長時間內的一段數據，分析其穩定度，取樣間隔大小、測量數據組數受計算機的運行速度、存儲器的容量限制，只能取某有限長時間內數據，不能實現真正的在線分析。
【發明內容】
[0009]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種采用數據遞推的方法實現基于頻率值、相位差值實現頻率穩定度在線分析，并能夠實時輸出、顯示分析結果。
[0010]本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟:
[0011]步驟1:初始運行時，根據預設經驗值判斷當前測量值是否為粗大誤差；運行
穩定后，計算當前測量值之前N個測量值的均值7:和方差。
【權利要求】
1.一種實時頻率穩定度分析方法，其特征在于包括下述步驟: 步驟1:初始運行時，根據預設經驗值判斷當前測量值是否為粗大誤差；運行穩定后，計算當前測量值之前N個測量值的均值7和方差。，
【文檔編號】G01R23/02GK103575982SQ201310518832
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】劉婭, 李孝輝, 王文利, 李雨薇, 王國永 申請人:中國科學院國家授時中心