本申請涉及銣原子鐘，尤其涉及一種銣原子鐘智能檢測方法及檢測卡。

背景技術(shù)：

1、銣原子鐘是一種基于銣原子的精確振蕩行為的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。它通過激發(fā)和測量銣原子的躍遷頻率來提供高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，銣原子鐘在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)依賴銣原子鐘提供的高精度時(shí)間基準(zhǔn)，以確保導(dǎo)航信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位和授時(shí)服務(wù)。盡管銣原子鐘具有高精度和穩(wěn)定性，但在實(shí)際運(yùn)行中，銣原子鐘可能會(huì)受到多種因素的影響，如溫度變化、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等，這些因素可能導(dǎo)致銣原子鐘的頻率漂移或偏差，影響其時(shí)間測量的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段通常依賴人工定期檢查和手動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，這種方式不僅效率低下，而且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速故障診斷。此外，傳統(tǒng)監(jiān)測手段往往缺乏對環(huán)境參數(shù)的全面監(jiān)控，無法全面了解環(huán)境變化對銣原子鐘性能的影響。

2、現(xiàn)有的銣原子鐘監(jiān)測技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的數(shù)據(jù)采集和分析，但仍存在以下不足：

3、1、實(shí)時(shí)性差：傳統(tǒng)的監(jiān)測手段無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，監(jiān)測結(jié)果滯后，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。

4、2、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測不足：現(xiàn)有技術(shù)往往僅關(guān)注銣原子鐘的頻率數(shù)據(jù)，缺乏對環(huán)境參數(shù)(如溫度、濕度、壓力等)的全面監(jiān)測，無法全面評估環(huán)境變化對銣原子鐘性能的影響。

5、3、故障診斷能力有限：現(xiàn)有技術(shù)的故障診斷能力較弱，無法準(zhǔn)確判斷銣原子鐘的具體故障類型和原因，難以提供有效的故障解決方案。

6、4、便攜性差：現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備體積較大，不便于攜帶和安裝，限制了其在多種應(yīng)用場景中的使用。

7、5、成本和可靠性差：銣原子鐘的制造和部署成本較高，同時(shí)其可靠性和穩(wěn)定性對于導(dǎo)航系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

8、因此，本申請?zhí)峁┮环N銣原子鐘智能檢測方法及檢測卡，旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N銣原子鐘智能檢測方法及檢測卡，具有微型化便于攜帶、低成本、實(shí)時(shí)性高和多參數(shù)監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對銣原子鐘狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障預(yù)警，為高精度導(dǎo)航奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所述技術(shù)方案如下：

2、本申請第一方面提供一種銣原子鐘智能檢測方法，包括以下步驟：實(shí)時(shí)監(jiān)測銣原子鐘的工作狀態(tài)，并實(shí)時(shí)采集銣原子鐘的數(shù)據(jù)及銣原子鐘周圍的環(huán)境參數(shù)；對所采集的數(shù)據(jù)根據(jù)allan方差分析算法和線性擬合算法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析及處理，以評估銣原子鐘的性能；將數(shù)據(jù)處理結(jié)果反饋到監(jiān)測系統(tǒng)中，用于調(diào)整銣原子鐘的工作狀態(tài)，以優(yōu)化其性能。

3、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測方法中，采用allan方差分析算法對銣原子鐘的頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出銣原子鐘的性能參數(shù)，具體包括以下步驟：先對采集到的頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，包括濾波、去噪和歸一化；對于一系列頻率測量值，計(jì)算不同時(shí)間間隔τ下的allan方差，以評估頻率穩(wěn)定性；通過allan方差圖識別不同類型的噪聲。

4、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測方法中，將allan方差圖的極小值點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間尺度，作為評估銣原子鐘頻率穩(wěn)定度的依據(jù)。

5、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測方法中，銣原子鐘的鐘差模型滿足下式：

6、x(t)＝a+bt+0.5dt*t+c(t)?????????????????????式(1)；

7、其中，a為初始時(shí)間偏差或者初始相位偏差，b為初始頻率偏差，d為頻率漂移率，c(t)是隨機(jī)變化分量，t為時(shí)間；

8、銣原子鐘的瞬時(shí)相對頻率偏差滿足下式：

9、y(t)＝b+d*t+e(t)??????????????????????????式(2)；

10、其中，e(t)為隨機(jī)變化分量；

11、線性擬合算法利用式(2)對頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

12、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測方法中，通過線性擬合算法來計(jì)算銣原子鐘的頻率漂移率，以對頻標(biāo)的頻率輸出進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括以下步驟：對采集到的銣原子鐘頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，通過長期的數(shù)據(jù)監(jiān)測，計(jì)算銣原子鐘的頻率漂移率；然后與標(biāo)準(zhǔn)頻率源比較，評估銣原子鐘的頻率精確度；計(jì)算銣原子鐘的短期和長期頻率穩(wěn)定度，建立線性擬合數(shù)學(xué)模型；利用模型預(yù)測銣原子鐘的頻率漂移行為，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果，不斷調(diào)整和優(yōu)化數(shù)據(jù)處理算法和參數(shù)。

13、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測方法中，在數(shù)據(jù)處理過程中，使用0和1進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)簽分類，其中正常范圍的數(shù)據(jù)標(biāo)記為1，異常數(shù)據(jù)標(biāo)記為0，通過比較計(jì)算出的銣原子鐘性能參數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值，判斷銣原子鐘是否處于正常工作狀態(tài)，如果某個(gè)性能參數(shù)超出預(yù)設(shè)的閾值，則認(rèn)為銣原子鐘存在故障，根據(jù)不同的性能參數(shù)異常情況，識別具體的故障類型，根據(jù)識別的故障類型，提供相應(yīng)的解決方案和建議。

14、本申請第二方面提供一種銣原子鐘智能檢測卡，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集銣原子鐘及其周圍環(huán)境中的數(shù)據(jù)，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理模塊，用于執(zhí)行allan方差分析和線性擬合算法；顯示模塊，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互并查看銣原子鐘的性能參數(shù)和環(huán)境物理參數(shù)；通信模塊，包括負(fù)責(zé)銣原子鐘數(shù)據(jù)的封裝和解封裝的通信協(xié)議處理器及用于無線信號的發(fā)送和接收的天線模塊，以與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和同步；數(shù)據(jù)接口模塊，用于與銣原子鐘連接，并通過發(fā)送命令和參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對銣原子鐘的控制。

15、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測卡中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括頻率分析儀、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器及相應(yīng)的接口電路和信號調(diào)理電路，以采集銣原子鐘的頻率穩(wěn)定度、精確度、漂移率及環(huán)境溫度和濕度，并通過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供后續(xù)處理。

16、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測卡中，所述數(shù)據(jù)處理模塊集成了嵌入式處理器和數(shù)字信號處理器，用于執(zhí)行allan方差分析和線性擬合算法，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括用于存儲(chǔ)固件、模型和臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及電源管理電路，以為所述數(shù)據(jù)處理模塊提供穩(wěn)定的電源。

17、例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述銣原子鐘智能檢測卡中，當(dāng)檢測到銣原子鐘的性能參數(shù)超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，通過顯示模塊顯示警告信息，并通過通信模塊發(fā)送警報(bào)信號到外部監(jiān)控系統(tǒng)。

18、本申請一些實(shí)施例提供的一種銣原子鐘智能檢測方法及檢測卡帶來的有益效果為：本申請通過高精度傳感器可實(shí)時(shí)采集銣原子鐘的數(shù)據(jù)，確保監(jiān)測的及時(shí)性和準(zhǔn)確性；能夠采集和顯示銣原子鐘周圍的環(huán)境參數(shù)，幫助用戶了解環(huán)境對銣原子鐘性能的影響，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；通過內(nèi)置的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠快速準(zhǔn)確地診斷銣原子鐘的故障，并提供解決方案，提高維護(hù)效率；銣原子鐘智能檢測卡體積小巧，便于攜帶和安裝，適用于各種應(yīng)用場景。

技術(shù)特征：

1.一種銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，采用allan方差分析算法對銣原子鐘的頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出銣原子鐘的性能參數(shù)，具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，將allan方差圖的極小值點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間尺度，作為評估銣原子鐘頻率穩(wěn)定度的依據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，銣原子鐘的鐘差模型滿足下式：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，通過線性擬合算法來計(jì)算銣原子鐘的頻率漂移率，以對頻標(biāo)的頻率輸出進(jìn)行補(bǔ)償，具體包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述銣原子鐘智能檢測方法，其特征在于，在數(shù)據(jù)處理過程中，使用0和1進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)簽分類，其中正常范圍的數(shù)據(jù)標(biāo)記為1，異常數(shù)據(jù)標(biāo)記為0，通過比較計(jì)算出的銣原子鐘性能參數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值，判斷銣原子鐘是否處于正常工作狀態(tài)，如果某個(gè)性能參數(shù)超出預(yù)設(shè)的閾值，則認(rèn)為銣原子鐘存在故障，根據(jù)不同的性能參數(shù)異常情況，識別具體的故障類型，根據(jù)識別的故障類型，提供相應(yīng)的解決方案和建議。

7.一種銣原子鐘智能檢測卡，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述銣原子鐘智能檢測卡，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括頻率分析儀、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器及相應(yīng)的接口電路和信號調(diào)理電路，以采集銣原子鐘的頻率穩(wěn)定度、精確度、漂移率及環(huán)境溫度和濕度，并通過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供后續(xù)處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述銣原子鐘智能檢測卡，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊集成了嵌入式處理器和數(shù)字信號處理器，用于執(zhí)行allan方差分析和線性擬合算法，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括用于存儲(chǔ)固件、模型和臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及電源管理電路，以為所述數(shù)據(jù)處理模塊提供穩(wěn)定的電源。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述銣原子鐘智能檢測卡，其特征在于，當(dāng)檢測到銣原子鐘的性能參數(shù)超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，通過顯示模塊顯示警告信息，并通過通信模塊發(fā)送警報(bào)信號到外部監(jiān)控系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種銣原子鐘智能檢測方法及檢測卡，涉及銣原子鐘技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：實(shí)時(shí)監(jiān)測銣原子鐘的工作狀態(tài)，并實(shí)時(shí)采集銣原子鐘的數(shù)據(jù)及銣原子鐘周圍的環(huán)境參數(shù)；對所采集的數(shù)據(jù)根據(jù)Allan方差分析算法和線性擬合算法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析及處理，以評估銣原子鐘的性能；將數(shù)據(jù)處理結(jié)果反饋到監(jiān)測系統(tǒng)中，用于調(diào)整銣原子鐘的工作狀態(tài)，以優(yōu)化其性能；本申請具有微型化便于攜帶、低成本、實(shí)時(shí)性高和多參數(shù)監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對銣原子鐘狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障預(yù)警，為高精度導(dǎo)航奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭欣鵬,詹志明,朱小龍,涂娟,雷海東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15