一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及脉冲星时技术领域，尤其涉及一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统，包括按照组合规则将脉冲星的计时残差两两组合，构成多个脉冲星计时残差主从分组，并通过Vondrak

【技术实现步骤摘要】
一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及脉冲星时
，尤其涉及一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统。

技术介绍

[0002]秒的定义是由铯原子钟决定的，而脉冲星具有比原子钟更高的长期计时稳定度，在长期时间尺度生成方面具有广阔的应用前景，可以作为原子时的有效补充，由于通过某种算法将多颗脉冲星的计时残差结合起来，产生的综合脉冲星时会具有比单颗脉冲星好得多的计时稳定度，因此，将这种算法称为综合脉冲星时算法，其中，计时稳定度的评判指标分为短期稳定度和长期稳定度，一般脉冲星的常见观测周期为7
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14天(d)，部分观测时间较长的脉冲星已经达到20余年(yr)，所以可以自然地将30d
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1yr量级的评判周期称为短期稳定度，而1yr
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20yr数量级的评判周期称为长期稳定度。
[0003]目前，综合脉冲星时算法主要分为三类：基于TEMPO2软件的广义最小二乘拟合、基于TEMPO2与TEMPONEST软件的贝叶斯分析方法、维纳滤波算法，然而，传统综合脉冲星时算法虽然比原始长期稳定度提升约2个数量级，但是其提升的数量级仍不理想，在目前能查阅到的综合脉冲星时的所有文献中，只有一篇文献记录了通过采用模拟噪声源去除仿真数据(只加入了白噪声，一旦加入红噪声，就达不到这个量级)，才能达到1e
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18的长期稳定度，而且传统综合脉冲星时算法的短期稳定度并未提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统，解决的技术问题是，传统综合脉冲星时算法的长期稳定度提升有限，而且其短期稳定度未得到提升。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]选取若干脉冲星，并将选取的所有所述脉冲星的计时残差按照预设的组合规则进行两两组合，构成多个脉冲星计时残差主从分组；
[0008]将各个所述脉冲星计时残差主从分组依次通过Vondrak
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Cepek滤波算法进行迭代滤波，得到对应的滤波计时残差；
[0009]在每一轮迭代滤波后，将各个所述脉冲星计时残差主从分组在上一轮迭代滤波中输出的所述滤波计时残差按照所述组合规则两两组合，得到更新后的脉冲星计时残差主从分组，并将更新后的脉冲星计时残差主从分组作为下一轮迭代滤波的输入，直至达到预设的总滤波迭代次数；
[0010]根据最后一轮迭代滤波输出的滤波计时残差，得到对应迭代滤波轮次中脉冲星计时残差主从分组的稳定度，并将其作为综合脉冲星时稳定度。
[0011]在进一步的实施方案中，所述方法还包括：
[0012]在任一迭代滤波轮次中，根据每个所述脉冲星计时残差主从分组对应的脉冲星短期稳定度和脉冲星长期稳定度，利用网格法确定所述脉冲星计时残差主从分组在对应迭代滤波轮次中的最优滤波参数。
[0013]在进一步的实施方案中，所述最优滤波参数包括最优平滑因子。
[0014]在进一步的实施方案中，所述组合规则，具体包括：
[0015]将所有用于两两组合的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组以其对应的脉冲星长期稳定度的降序排序，生成排序结果；
[0016]将所述排序结果中前半部分的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组作为主钟，构成主钟集合；
[0017]将所述排序结果中后半部分的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组作为从钟，并将所有所述从钟以其对应的脉冲星短期稳定度降序进行排序，构成从钟集合；
[0018]按照所述主钟集合中主钟的先后顺序依次选取一主钟，作为目标主钟，并以所述从钟集合中从钟的先后顺序依次遍历所有从钟，基于预设的长期稳定度差异阈值和短期稳定度差异阈值，将所述目标主钟与从钟集合中的从钟两两组合，构成脉冲星计时残差主从分组，以使在构成的所有所述脉冲星计时残差主从分组中，主钟与从钟之间的长期稳定度差值、短期稳定度差值均大于预设的长期稳定度差异阈值和短期稳定度差异阈值，且最终输出的综合脉冲星时稳定度最优。
[0019]在进一步的实施方案中，所述选取若干脉冲星的步骤包括：选取观测时间跨度大于预设的观测时间跨度阈值且观测点数大于预设的观测点数阈值的毫秒脉冲星。
[0020]在进一步的实施方案中，所述预设的总滤波迭代次数的计算公式为：
[0021]M＝2
n
[0022]式中，M表示选取的脉冲星总数；n表示总滤波迭代次数。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析系统，所述系统包括：
[0024]分组构建模块，用于选取若干脉冲星，并将选取的所有所述脉冲星的计时残差按照预设的组合规则进行两两组合，构成多个脉冲星计时残差主从分组；
[0025]第一滤波模块，用于将各个所述脉冲星计时残差主从分组依次通过Vondrak
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Cepek滤波算法进行迭代滤波，得到对应的滤波计时残差；
[0026]第二滤波模块，用于在每一轮迭代滤波后，将各个所述脉冲星计时残差主从分组在上一轮迭代滤波中输出的所述滤波计时残差按照所述组合规则两两组合，得到更新后的脉冲星计时残差主从分组，并将更新后的脉冲星计时残差主从分组作为下一轮迭代滤波的输入，直至达到预设的总滤波迭代次数；
[0027]稳定度确定模块，用于根据最后一轮迭代滤波输出的滤波计时残差，得到对应迭代滤波轮次中脉冲星计时残差主从分组的稳定度，并将其作为综合脉冲星时稳定度。
[0028]在进一步的实施方案中，所述系统还包括滤波参数确定模块；
[0029]所述滤波参数确定模块，用于在任一迭代滤波轮次中，根据每个所述脉冲星计时残差主从分组对应的脉冲星短期稳定度和脉冲星长期稳定度，利用网格法确定所述脉冲星计时残差主从分组在对应迭代滤波轮次中的最优滤波参数。
[0030]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现上述方法的步骤。
[0031]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0032]本专利技术提供了一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法及系统，所述方法通过将两两组合得到的所述脉冲星计时残差主从分组通过Vondrak
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Cepek滤波算法进行迭代滤波，得到每轮迭代滤波输出的滤波计时残差；在每一轮迭代滤波后，将上一轮迭代滤波输出的滤波计时残差按照组合规则两两组合，得到更新后的脉冲星计时残差主从分组，并将更新后的脉冲星计时残差主从分组作为下一轮迭代滤波的输入，直至达到预设的总滤波迭代次数，从而得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法，其特征在于，包括以下步骤：选取若干脉冲星，并将选取的所有所述脉冲星的计时残差按照预设的组合规则进行两两组合，构成多个脉冲星计时残差主从分组；将各个所述脉冲星计时残差主从分组依次通过Vondrak
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Cepek滤波算法进行迭代滤波，得到对应的滤波计时残差；在每一轮迭代滤波后，将各个所述脉冲星计时残差主从分组在上一轮迭代滤波中输出的所述滤波计时残差按照所述组合规则两两组合，得到更新后的脉冲星计时残差主从分组，并将更新后的脉冲星计时残差主从分组作为下一轮迭代滤波的输入，直至达到预设的总滤波迭代次数；根据最后一轮迭代滤波输出的滤波计时残差，得到对应迭代滤波轮次中脉冲星计时残差主从分组的稳定度，并将其作为综合脉冲星时稳定度。2.如权利要求1所述的一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法，其特征在于，所述方法还包括：在任一迭代滤波轮次中，根据每个所述脉冲星计时残差主从分组对应的脉冲星短期稳定度和脉冲星长期稳定度，利用网格法确定所述脉冲星计时残差主从分组在对应迭代滤波轮次中的最优滤波参数。3.如权利要求2所述的一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法，其特征在于：所述最优滤波参数包括最优平滑因子。4.如权利要求1所述的一种基于迭代滤波的综合脉冲星时分析方法，其特征在于，所述组合规则，具体包括：将所有用于两两组合的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组以其对应的脉冲星长期稳定度的降序排序，生成排序结果；将所述排序结果中前半部分的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组作为主钟，构成主钟集合；将所述排序结果中后半部分的脉冲星或者脉冲星计时残差主从分组作为从钟，并将所有所述从钟以其对应的脉冲星短期稳定度降序进行排序，构成从钟集合；按照所述主钟集合中主钟的先后顺序依次选取一主钟，作为目标主钟，并以所述从钟集合中从钟的先后顺序依次遍历所有从钟，基于预设的长期稳定度差异阈值和短期稳定度差异阈值，将所述目标主钟与从钟集合中的从钟两两组合，构成脉冲星计时残差主从分组，以使在构成的所有所述脉冲星计时残差主从分组中，主钟与从钟之间的长期稳定度差值、短期稳定度差值均大于预设的长期稳定度差异阈值和短期稳定度差异阈值，且最终输出的综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱祥维，郑泽昊，刘阳，马岳鑫，刘九龙，孙仕海，戴志强，冉承新，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：