一种基于python平台的原子钟性能分析方法及装置与流程

1.本发明属于计算机技术领域，更具体的说涉及一种基于python平台的原子钟性能分析调节平台及其设计方法、电子设备、存储介质。


背景技术：

2.时间频率在人们日常生产生活当中具有十分重要的意义，导航定位、信息传递、交通运输、航空航天、深空探测以及工农业生产和人们日常生活等方面都离不开时间和频率。特别是在科学研究中，时间频率的精确性至关重要。
3.为了满足科学技术和军事需要，世界各国都非常重视发展自己的时间频率系统，特别是近二十年来，人们对时间频率精度的需求呈指数发展的态势，大约每5～10年就提高一个数量级。国际原子时从1973年开始直接用原子钟的时间比对数据进行计算得到。目前，分布在全世界几十个国家，60多个时频实验室，约300台各种类型原子钟的时间比对数据通过gps(全球定位系统)时间比对技术和twstft(双向卫星时间频率传递)技术定期传送到bipm时间部。我国对发展自己的时间频率服务系统历来非常重视，于1986年利用国内多家时频实验室的艳原子钟和氢原子钟建成了中国综合原子时标准，初步形成了我国自己的标准时间系统。
4.目前，高精度的时频基准是由原子钟产生的。原子钟的使用寿命一般为几年，为了得到一个长期的、高精度的、连续的时间频率基准，就需要对原子钟工作状况进行监视，维护等。另外，一个原子时时间尺度需要使用多台原子钟的数据，采用一定的算法才能获得。由于每台原子钟的性能都不同，所以需要得到它们之间的权重比值。这些都可以通过原子钟性能分析工作来实现。原子钟性能分析是原子时系统中必不可少的部分。
5.因此，设计与实现原子钟性能分析调节平台软件对于时频实验室的时间工作和建立高精度的原子时时间尺度都具有非常重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明利用python语言，设计人机交互展示模块，实时监控钙原子钟各项参数，根据时序绘制并存储参数曲线。设计人工控制与自动控制两种模式，可对各项参数进行人工调整。达到对原子钟性能进行分析调节的目的。
7.为了实现上述目的本发明是采用以下技术方案实现的：所述方法包括以下步骤：
8.s1:根据用户设置的查询条件，提取到相应数据，用于用户计算；
9.s2:发现并剔除原子钟锁定状态本身的异常变化、钟房环境的变化、测量设备或软件异常所带来的数据粗差；
10.s3:根据用户设置的查询条件，提取相应的频率准确度、频率稳定度、频率漂移率数据计算，并用曲线展示性能指标；
11.s4:根据用户确定的性能指标进行分析；
12.s5:根据性能分析结果判断是否需要进行指标调节控制，如需调整，则将指标调节
到用户需求的性能指标范围之内；
13.s6:将上述步骤中获得的静态数据和动态数据进行保存。
14.优选地，所述步骤s1通过采集数据的形式输入，并且设置有多路数据输入。
15.优选地，所述步骤s3在数据预处理之后，计算相应的多种指标，以图表的形式显示计算结果，并将结果保存。
16.优选地，在步骤s3之后进一步分析指标稳定度随取样间隔变化的关系。
17.所述装置包括：
18.数据查看分析功能模块，根据用户设置的查询条件，提取到相应的数据，用于用户计算；
19.数据分析判定功能模块，用于发现并剔除原子钟锁定状态本身的异常变化、钟房环境的变化、测量设备或软件异常所带来的数据粗差；
20.数据计算功能模块，用于根据用户设置的查询条件，提取相应的频率准确度、频率稳定度、频率漂移率数据；
21.性能状态分析功能模块，用于根据分析结果判断是否需要进行指标调节控制；
22.负反馈功能模块，用于在所述性能状态分析功能模块分析出结果后判断是否需要进行指标调节控制；
23.数据提取保存功能模块，用于一次性地将某功能里的数据提取或保存完毕，其他功能模块才执行其他功能。
24.优选地，所述数据查看分析功能模块通过采集数据的形式输入，并且设置有多路数据输入。
25.优选地，所述数据计算功能模块计算相应的多种指标，以图表的形式显示计算结果，并将结果保存。
26.优选地，所述数据计算功能模块能够对指标稳定度随取样间隔变化的关系进行分析。
27.再一方面，一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现一种基python平台的原子钟性能分析调节平台设计方法。
28.又一方面、一种计算机可读存储介质，其上存储于计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时一种基python平台的原子钟性能分析调节平台设计方法。
29.本发明有益效果：
30.本发明利用python语言，设计人机交互展示模块，实时监控钙原子钟各项参数，根据时序绘制并存储参数曲线。设计人工控制与自动控制两种模式，可对各项参数进行人工调整。达到对原子钟性能进行分析调节的目的。界面友好，操作简单直观，程序上逻辑清晰、结构简明、易于实现和调试，并进行应用推广。
附图说明
31.图1一种基于python平台的原子钟性能分析装置功能模块。
32.图2一种基于python平台的原子钟性能分析方法流程图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
34.所述的方法包括
35.所述方法包括以下步骤：
36.s1:根据用户设置的查询条件，提取到相应数据，用于用户计算；
37.s2:发现并剔除原子钟锁定状态本身的异常变化、钟房环境的变化、测量设备或软件异常所带来的数据粗差；
38.s3:根据用户设置的查询条件，提取相应的频率准确度、频率稳定度、频率漂移率数据计算，并用曲线展示性能指标；
39.s4:根据用户确定的性能指标进行分析；
40.s5:根据性能分析结果判断是否需要进行指标调节控制，如需调整，则将指标调节到用户需求的性能指标范围之内；
41.s6:将上述步骤中获得的静态数据和动态数据进行保存。
42.所述步骤s1通过采集数据的形式输入，并且设置有多路数据输入。能够根据用户设置的查询条件，提取到相应的数据，用于用户计算。
43.所述步骤s3在数据预处理之后，计算相应的多种指标，以图表的形式显示计算结果，并将结果保存。所的数据计算功能模块可根据用户设置的查询条件，提取相应的频率准确度、频率稳定度、频率漂移率数据
44.在步骤s3之后进一步分析指标稳定度随取样间隔变化的关系。
45.所述的装置包括数据查看分析功能模块、数据分析判定功能模块、数据计算功能模块、性能状态分析功能模块、负反馈功能模块、数据提取保存功能模块。监测的指标主要为：频率准确度、频率稳定度、频率漂移率、钟差、钟速率、钟加速率。
46.数据查看分析功能：该模块涉及到多路数据输入，主要以采集数据的形式输入。该功能能根据用户设置的查询条件，提取到相应的数据，并以一定的形式显示出来，便于用户计算分析。
47.数据分析判定功能：由于原子钟锁定状态本身的异常变化、钟房环境的变化、测量设备或软件异常等原因，测得的数据不可避免地存在一定的粗差。粗差将会严重影响由这些数据导出的计算结果，所以在应用这些数据进行其他计算之前，应采取适当的手段及时发现并剔除粗差。
48.数据计算功能：该功能能根据用户设置的查询条件，提取相应的频率准确度、频率稳定度、频率漂移率数据，在进行数据预处理之后，计算相应的等多种指标，以图表的形式显示计算结果，并将结果保存。通过该功能，也可以进一步分析指标稳定度随取样间隔变化的关系。
49.性能状态分析功能：性能分析是基于用户确定的性能指标的分析，必须在数据计算分析完成之后才能进行。
50.负反馈功能：根据性能状态分析功能得出的结果，分析判断是否需要进行指标调节控制，将指标调节到用户需求的性能指标范围之内。
51.数据提取保存功能：数据提取和保存功能采用的时主动进行数据访问的模式，即
一次性地将某功能里的数据提取或保存完毕，然后才执行其他功能。涉及到的数据可以分为两类，一类是静态数据，如一些记录信息、性能指标结果等，这类数据录入后，不用更新修正；另一类是动态数据，即实时性数据，这类数据主要是测量数据，采样间隔短，数据量大。
52.频率准确度是描述频率源输出的实际频率值与其标称频率的定义值的符合程度。必须选用标称值相同的基准或高一级标准的频率作为参考，测出被测频标相对此参考的偏差。
53.频率漂移率在连续运行过程中，由于内部元器件的老化以及影响频率参数的规测变化，频率值将随时间单调增加或减少，频率源相对频率值这种随时间单调变化的线性率称为频率漂移率，需建立频率漂移率的时间模型。
54.频率稳定度性在时域采用阿伦方差估计值为正平方根来表征，反映频率取样值的均匀。
55.在计算钟差、钟速率、钟加速率等钟性能指标之前，需要对数据进行预处理，剔除粗差，以保证数据计算的正确科学。
56.当数据输入平台后，进行计算分析，将数据显示出来。并同时进行性能评估，评估数据是否在预先输入的指标之内，如果选择是，那么进行结果查询及结果显示。如果选择否，那么根据预先设定的程序进行原子钟温度控制，电压输入控制等相应方面的调节。
57.平台的设计原则设计时遵循以下几项原则：
58.a.先进性：使用的技术、理论和方法要是科学的、先进的、实用的、高效的，界面应用目前主流风格：友好、直观、便于操作；
59.b.容错性：软件有较强的容错性，要确保软件在运行期间不能出现故障，不能自行夭折，不能导致大系统崩溃；
60.c.扩展性：软件有一定的扩展性，确保在添加一定的硬件设备和测量数据的情况下，软件能正常运行；
61.d.可维护性：软件设计时减少各功能之间的耦合度，保持程序风格的一致性，代码尽量简练，便于其他人员查看、维护；
62.e.模块化：将数据处理功能模块和数据显示功能模块分开，使其独立，便于程序代码的移植和维护；
63.f.实时性和定期性：软件既要具备强大的实时计算分析功能，也要具备定期计算一些规定的数据指标，存入数据库保存，便于长期分析。
64.再一方面，一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现一种基python平台的原子钟性能分析调节平台设计方法。
65.又一方面、一种计算机可读存储介质，其上存储于计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时一种基python平台的原子钟性能分析调节平台设计方法。
66.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取器(random accessmemory，ram)、磁盘或光盘等。应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。
67.除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本技术所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
68.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。