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原子钟数据预处理与钟性能分析方法研究

冯遂亮  
【摘要】:原子钟作为建立和维持高精度时频基准的关键设备,其性能直接影响导航、定位以及授时的精度。研究原子钟性能指标的表征方法,消除或减弱原子钟原始数据中的粗差以及噪声等数据对应用分析的影响,这对于进行原子钟性能分析是十分必要的。为此,本文在深入研究原子钟信号基本理论的基础上,主要围绕原子钟数据预处理与钟性能分析方法展开系统的研究和探讨,主要内容如下: 1.实例分析原子钟数据的中位数粗差探测方法,并针对其应用范围的局限性,提出改进的处理方法。然后,结合小波分析的特点,研究利用小波分析方法进行粗差的处理,分析结果表明两种方法不仅简单、有效,适用性也更强。 2.基于小波阈值去噪原理,研究常用阈值去噪算法中影响去噪效果的小波函数、阈值选取和重调方法等参数因素,在此基础上,采用小波包、二次变换以及阈值改进等去噪改进算法进行处理,通过比较分析,确定适用于原子钟数据去噪处理的参数及改进算法的组合最优选择。 3.结合实测数据,对时域系列方差和原子钟周期性影响因素进行分析。研究讨论时域各种方差的计算通式,推导给出部分时域方差的计算公式,以及各种方差的幂率谱模型,总结时域方差分析的特点。 4.根据时域方差的定义计算原理,提出小波系列方差的概念,明确小波方差估计和置信区间的计算方法。通过算例,验证并补充说明小波方差与时域方差的关系,分析指出利用小波方差进行稳定性分析的可行性和优越性,从而深入、系统地完善了稳定性分析的尺度域小波方差方法。 5.基于尺度污染模型,研究了小波方差的抗差M估计方法,实验分析其抗差估计效果,探讨适应该模型的粗差探测步骤,得到小波方差估计的混合抗差估计算法和尺度粗差探测方法。


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