CN115758071A - 原子钟的钟差预测方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原子钟的钟差预测方法、装置、设备以及存储介质。该方法包括：获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；确定各分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；数据权重用于表征分段钟差数据的可用程度；标志位权重用于表征分段钟差数据是否全部缺失；统计权重用于表征钟差数据的不确定度；基于各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。本发明公开的技术方案，解决了现有技术中对于原子钟的钟差数据预测准确性较低的问题，提高了钟差数据预测的准确性。

Description

原子钟的钟差预测方法、装置、设备以及存储介质

技术领域

本发明涉及原子钟技术领域，尤其涉及一种原子钟的钟差预测方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术

随着科技的不断飞速发展，导航、定位、测量及天文等都需要以稳定度和准确度更高的时间频率标准。作为时间频率标准的原子时标，其水准代表一个国家科技水平，也是一个国家竞争力的核心体现。原子钟钟差预测是原子钟时标和原子钟驾驭的关键环节，原子钟钟差预测准确度直接影响原子时标的质量和原子钟驾驭能力，因此钟差预测对原子时标的影响至关重要。

目前，中国计量科学研究院守时实验室为搭建中国原子时标系统，针对不同的原子钟、原子钟钟组、地面钟和卫星钟的钟差数据特性进行数据处理，其钟差数据在预测的过程中并没有考虑到原子钟输出数据的个体差异，导致预测出的数据准确性较低。

发明内容

本发明提供了一种原子钟的钟差预测方法、装置、设备以及存储介质，以解决现有技术中对于原子钟的钟差数据预测准确性较低的问题，提高了钟差数据预测的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种原子钟的钟差预测方法，该方法包括：

获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对所述历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；

确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；所述分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；所述数据权重用于表征所述分段钟差数据的可用程度；所述标志位权重用于表征所述分段钟差数据是否全部缺失；所述统计权重用于表征所述钟差数据的不确定度；

基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

可选的，所述确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值，包括：

获取所述分段钟差数据中各时刻分别对应的数据值，对所述数据值进行求平均处理，得到所述分段钟差数据的分段平均值。

可选的，所述统计权重的确定方法包括：

获取预设的不确定度计算表达式，并基于所述不确定度表达式、各所述数据值以及所述分段平均值确定所述分段钟差数据的不确定度；

基于预设的统计权重表达式以及所述不确定度确定所述分段钟差数据的统计权重。

可选的，所述标志位权重的确定方法包括：

判断当前段分段钟差数据是否全部缺失；若所述当前段分段钟差数据缺失，则说确定第一预设权重值为所述标志位权重；若所述当前段分段钟差数据未缺失，则确定第二预设权重值为所述标志位权重。

可选的，所述数据权重的确定方法包括：

获取所述分段钟差数据的数据表达式，基于所述数据表达式以及所述数据表达式的限定条件，确定所述分段钟差数据的数据权重。

可选的，所述确定各所述分段钟差数据分别对应的分段权重，包括：

将所述数据权重、所述标志位权重和所述统计权重进行乘积处理，并将乘积处理后得到的权重作为所述分段钟差数据的分段权重。

可选的，基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据，包括：

获取预设的钟差预测表达式，基于所述钟差预测表达式、各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

第二方面，本发明实施例还提供了一种原子钟的钟差预测装置，该装置包括：

分段钟差数据获得模块，用于获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对所述历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；

分段平均值及分段权重确定模块，用于确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；所述分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；所述数据权重用于表征所述分段钟差数据的可用程度；所述标志位权重用于表征所述分段钟差数据是否全部缺失；所述统计权重用于表征所述钟差数据的不确定度；

钟差数据确定模块，用于基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的原子钟的钟差预测方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的原子钟的钟差预测方法。

本发明实施例的技术方案，通过获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；确定各分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；基于各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。上述技术方案通过基于历史钟差数据中不同分段钟差数据分别对应的平均值以及分段权重对原子钟在目标时刻的钟差数据进行预测，提高了数据预测的准确性，并且对于分段钟差数据中的缺失数据并不作补偿处理，避免因补偿而导致的数据过拟合而导致预测准确性降低的问题，进一步提高了数据预测的准确性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种原子钟的钟差预测方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二提供的一种原子钟的钟差预测装置的结构示意图；

图3是实现本发明实施例的原子钟的钟差预测方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

可以理解的是，在使用本公开各实施例公开的技术方案之前，均应当依据相关法律法规通过恰当的方式对本公开所涉及个人信息的类型、使用范围、使用场景等告知用户并获得用户的授权。

例如，在响应于接收到用户的主动请求时，向用户发送提示信息，以明确地提示用户，其请求执行的操作将需要获取和使用到用户的个人信息。从而，使得用户可以根据提示信息来自主地选择是否向执行本公开技术方案的操作的电子设备、应用程序、服务器或存储介质等软件或硬件提供个人信息。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，响应于接收到用户的主动请求，向用户发送提示信息的方式例如可以是弹窗的方式，弹窗中可以以文字的方式呈现提示信息。此外，弹窗中还可以承载供用户选择“同意”或者“不同意”向电子设备提供个人信息的选择控件。

可以理解的是，上述通知和获取用户授权过程仅是示意性的，不对本公开的实现方式构成限定，其它满足相关法律法规的方式也可应用于本公开的实现方式中。

可以理解的是，本技术方案所涉及的数据(包括但不限于数据本身、数据的获取或使用)应当遵循相应法律法规及相关规定的要求。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种原子钟的钟差预测方法的流程图，本实施例可适用于对原子钟的钟差数据进行预测的情况，可选的，还适用于对其他领域中线性连续与非连续数据进行预测的情况。该方法可以由原子钟的钟差预测装置来执行，该原子钟的钟差预测装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该原子钟的钟差预测装置可配置于智能终端以及云端服务器中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据。

在本发明实施例中，原子钟可以理解为一种计时装置，具体可以将原子中理解为是一种利用原子、分子能极差为基准信号来校准晶体振荡器或激光器频率，以使其输出标准频率信号的一种装置，其利用原子能级跃迁产生的光信号，通过光电转化、信号处理后获得用来修正晶振或激光器频率的负反馈纠偏信号，使其输出稳恒频率，这种输出频率可以用来精确计量时间。钟差可以理解为原子钟之间的频率差或时间差。相应的，钟差数据可以理解为原子钟在不同时刻输出的时间数据或者相对频率偏差。

在实际应用中，读取原子钟输出的钟差数据。具体可以读取原子钟在当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据。需要说明的是，历史时刻的时刻数量可以根据实际需要进行确定，例如可以根据后续预测时刻的时刻数量确定历史时刻的时刻数量，本实施例对此不作限定。

为了便于后续对原子钟的钟差数据的预测处理，在获取到历史钟差数据的基础上，对该历史钟差数据进行分段处理。具体的，可以按时间间隔对历史钟差数据进行分段。例如、获取到的历史钟差数据为一天内的钟差数据，可以预设分段的时间间隔为一小时，基于上述时间间隔对钟差数据进行分段，得到24段分段钟差数据。

由于原子钟并不是时刻都在运行，所以获取到的历史钟差数据中可能包含缺失数据以及异常数据。现有技术在遇到数据异常时，先将存在异常的数据点剔除，随后与缺失的数据一样将空缺点补偿，然后进行下一步数据预测。上述数据点可以理解为本实施例中任一分段钟差数据。上述剔除后进行补偿的数据处理方法会因模型参数选择不合适引入预测与数据补偿的误差。例如最常用的线性回归解法最小二乘法，它通过最小化误差的平方和来寻找数据的最佳函数匹配。其目的是找到因变量与自变量之间的函数关系。当数据点存在缺失时，最小二乘方法会出现过拟合或者欠拟合的问题。

为了解决上述因数据补偿导致的数据预测准确性低的问题，本实施例中在确定各分段钟差数据存在数据缺失的情况下，不进行数据补偿，并且采用对其设置与未缺失数据并不相同的分段权重，从而基于不同分段钟差数据分别对应的不同分段权重对原子钟在目标时刻的钟差数据进行预测，以实现提高数据预测的准确性。

S120、确定各分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重。

在本发明实施例中，基于原子钟的内部结构，导致原子钟输出时间数据时会存在缺失数据，以及输出数据异常的情况。本实施例中对于输出的异常数据会直接剔除，并将该时刻点的时间数据标记为缺失数据，以避免因异常数据导致后续数据预测结果准确性低的问题。因此，原子钟输出的历史钟差数据在进行数据处理以及数据分段后得到的各分段钟差数据中会包含不同数量的数据点，即各分段钟差数据中包含的时间数据的数量不同。例如，第一段分段钟差数据中包含50个数据点，第二段分段钟差数据中包含60个数据点，第三段分段钟差数据中包含0个数据点。

在此基础上，本实施例中确定分段钟差数据对应的分段平均值的方法可以包括：获取分段钟差数据中各时刻分别对应的数据值，对数据值进行求平均处理，得到分段钟差数据的分段平均值。

具体的以任一分段钟差数据进行举例，各时刻分别对应的数据值可以理解为当前钟差数据中各数据点分别对应的时间数据。进而，对上述各时间数据进行求平均处理，得到的平均时间数据即为当前分段钟差数据的分段平均值。

在此基础上，确定各分段钟差数据的分段权重，以便于基于分段平均值和分段权重对后续的钟差数据进行预测。

在本发明实施例中，钟差数据的预测表达式可以以表达式1的形式进行表述。示例性的，表达式1如下所示：

其中，

表示目标时刻的钟差数据；H(i)表示历史时刻的分段钟差数据的分段权重；f(n-i)表示与分段权重对应的分段钟差数据的分段平均值。

由上述表达式1可知，基于各分段钟差数据中的各时间数据可以确定对应的分段平均值。进一步的，基于分段钟差数据的各时间数据以及分段平均值确定出各分段钟差数据的分段权重即可基于各分段钟差数据确定目标时刻的钟差数据。

在本实施例中，分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；数据权重用于表征分段钟差数据的可用程度；标志位权重用于表征分段钟差数据是否全部缺失；统计权重用于表征钟差数据的不确定度。由此可知，分段权重可以由数据权重、标志位权重和统计权重所得到。

可选的，本实施例中确定分段权重的方法可以包括：将数据权重、标志位权重和统计权重进行乘积处理，并将乘积处理后得到的权重作为分段钟差数据的分段权重。

具体的，分段权重H(i)的表达式可以以表达式2的形式进行表述。示例性的，表达式2如下所示：

H(i)＝h(i)w(i)c(i) (2)

其中，H(i)表示分段权重；h(i)表示数据权重；w(i)表示标志位权重，c(i)表示统计权重。

可选的，在本实施例中统计权重的确定方法包括：获取预设的不确定度计算表达式，并基于不确定度表达式、各数据值以及分段平均值确定分段钟差数据的不确定度；基于预设的统计权重表达式以及不确定度确定分段钟差数据的统计权重。

在实际应用中分段钟差数据的不确定度可以基于分段钟差数据中各时间数据的标准偏差的结果进行表征。具体的，标准偏差可以基于预设的标准偏差求解表达式所确定。示例性的，标准偏差求解表达式可以如下述表达3所示：

其中，σ表示分段钟差数据的标准偏差，即不确定度；K表示时间数据的数量K≤n-1；x_i表示第i个时间数据；

表示分段钟差数据的分段平均值；

在上述基础上，将分段钟差数据的不确定度代入至预设的统计权重表达式，得到分段钟差数据的统计权重。示例性的，预设的统计权重表达式可以如下述表达4所示：

其中，c(i)表示第i个分段钟差数据的统计权重；σ_i表示第i个分段钟差数据的标准偏差；K表示分段钟差数据时间数据的数量。

具体的，若当前分段中差数据中不存在数据缺失的情况，则此时分段钟差数据的统计权重可以表示为：

需要说明的是，本实施例中对于后续钟差数据的预测采用FIR(finite impulseresponse,有限脉冲响应)滤波器，由于该滤波器的结构以及原子钟输出的原始数据中存在白噪声、闪频噪声与随机游走噪声，因此对分段钟差数据进行求平均值以及求不确定度，并基于上述数据确定分段钟差数据的权重，可以减小零均值高斯白噪声后续对钟差数据进行预测时的影响。

可选的，本实施例中标志位权重的确定方法包括：判断当前段分段钟差数据是否全部缺失；若当前段分段钟差数据缺失，则说确定第一预设权重值为标志位权重；若当前段分段钟差数据未缺失，则确定第二预设权重值为标志位权重。

需要说明的是，本实施例中分段钟差数据的数据全部缺失说明原子中在当期分段内并没有输出时间数据，或者没有输出有效的时间数据，因此在利用该段分段钟差数据进行数据预测，可能会导致数据预测的准确性降低。所以，本实施例中对于数据全部缺失的分段钟差数据设置权重较低的标志位权重，以降低其在预测中的存在感，从而避免影响数据预测的准确性。

在实际应用中，在获取到历史钟差数据分段后的各分段钟差数据的情况下，对判断各分段钟差数据中的时间数据是否全部缺失。若是，则将该段分段钟差数据的标志位权重设置为第一预设权重值，即较低的权重值，例如设置为0.1；当然为了进一步保证后续设置的准确性，还可以将第一预设权重值设置为0。反之，若分段总差数据的时间数据并没有全部缺失，则将该段分段钟差数据的标志位权重设置为第二权重值，即较高的权重值，例如设置为0.9；当然，进一步保证后续设置的准确性，还可以将第二预设权重值设置为1。

可选的，本实施例中对于数据权重的确定方法包括：获取分段钟差数据的数据表达式，基于数据表达式以及数据表达式的限定条件，确定分段钟差数据的数据权重。

在本实施例中，分段钟差数据的数据表达式可以以表达式5的形式进行表述.示例性的，表达式5为：

f(n)＝f₀+an+f_r(n) (5)

其中，f₀表示原子钟的初始频率偏差；a表示原子钟系统的频率漂移因子，f_r表示原子钟的随机扰动。

具体的，原子钟的随机扰动是由大量的原子钟的实测数据中评估得到的，在原子钟系统预测过程中f_r是可以忽略的选项。因此，上述表达式5可以简化为下述表达式6的形式。示例性的表达式6为：

f(n)＝f₀+an (6)

在上述实施例的基础上，由于表达式1和表达式6所表述的数据均为钟差数据，所以将表达式1和表达式6进行联立，得到下述表达式7。示例性的，令

则表达式7为：

具体的，对上述表达式7的零阶与1阶项进行整合，分别得到表达式8和表达式9。示例性的，表达式8如下所示：

示例性的表达式9如下所示：

进一步的，由表达式8和0阶限定条件可以得到表达式10。示例性的，表达式10如下所示：

进一步的，由表达式9和1阶限定条件可以得到表达式11。示例性的，表达式11如下所示：

假定噪声因子独立分布，滤波器的噪声增益可以以下述表达式12的形式进行表述。示例性的，表达式12如下所示：

使用拉格朗日算子结合限制条件g₀,g₁去优化噪声增益F(h(1),…h(i))，使其达到最小。此时，拉格朗日算法可以用表达式13进行表述。示例性的，表达式13如下所示：

在确保L的各项参数的偏导都为0的情况下，可以获得表达式14、表达式15以及表达式16。

示例性的，表达式14如下所示：

示例性的，表达式15如下所示：

示例性的，表达式16如下所示：

进一步的在上述实施方式的基础上，求解上述表达式可以得到参数λ₀和λ₀。示例性的，参数λ₀和λ₁可以由表达式17进行表述。示例性的，表达式17如下所示：

由于，

且上标参数l＝0,1or2；w(i)和c(i)可以通过测量的数据中得到。所以基于表达式17可以解算获得分段权重中的数据权重h(i)。示例性的，h(i)的表达式如下述表达式18所示：

在此基础上，可以将分段钟差数据的数据权重h(i)、标志位权重w(i)和统计权重c(i)进行乘积处理，并将乘积处理后得到的权重作为当前分段钟差数据的分段权重。

S130、基于各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。

本发明实施例中，预设的钟差预测表达式可以理解为上述表达式1。具体的，在获取到各段分段钟差数据的分段平均值以及分段权重的基础上，将其代入至上述表达式1中，即可获得原子中在目标时刻的钟差数据。

本发明实施例的技术方案，通过获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；确定各分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；基于各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。上述技术方案通过基于历史钟差数据中不同分段钟差数据分别对应的平均值以及分段权重对原子钟在目标时刻的钟差数据进行预测，提高了数据预测的准确性，并且对于分段钟差数据中的缺失数据并不作补偿处理，避免因补偿而导致的数据过拟合而导致预测准确性降低的问题，进一步提高了数据预测的准确性。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种原子钟的钟差预测装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：分段钟差数据获得模块210、分段平均值及分段权重确定模块220以及钟差数据确定模块230；

分段钟差数据获得模块210，用于获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；

分段平均值及分段权重确定模块220，用于确定各分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；数据权重用于表征分段钟差数据的可用程度；标志位权重用于表征分段钟差数据是否全部缺失；统计权重用于表征钟差数据的不确定度；

钟差数据确定模块230，用于基于各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。

在上述实施方式的基础上，可选的，分段平均值及分段权重确定模块220，包括：

分段平均值确定单元，用于获取分段钟差数据中各时刻分别对应的数据值，对数据值进行求平均处理，得到分段钟差数据的分段平均值。

在上述实施方式的基础上，可选的，分段平均值及分段权重确定模块220，包括：

不确定度确定单元，用于获取预设的不确定度计算表达式，并基于不确定度表达式、各数据值以及分段平均值确定分段钟差数据的不确定度；

统计权重确定单元，用于基于预设的统计权重表达式以及不确定度确定分段钟差数据的统计权重。

在上述实施方式的基础上，可选的，分段平均值及分段权重确定模块220，包括：

数据缺失判断单元，用于判断当前段分段钟差数据是否全部缺失；

第一标志位权重确定单元，用于若当前段分段钟差数据缺失，则说确定第一预设权重值为标志位权重；

第二标志位权重确定单元，用于若当前段分段钟差数据未缺失，则确定第二预设权重值为标志位权重。

在上述实施方式的基础上，可选的，分段平均值及分段权重确定模块220，包括：

数据权重确定单元，用于获取分段钟差数据的数据表达式，基于数据表达式以及数据表达式的限定条件，确定分段钟差数据的数据权重。

在上述实施方式的基础上，可选的，分段平均值及分段权重确定模块220，包括：

分段权重确定单元，用于将数据权重、标志位权重和统计权重进行乘积处理，并将乘积处理后得到的权重作为分段钟差数据的分段权重。

在上述实施方式的基础上，可选的，钟差数据确定模块230，包括：

钟差数据预测单元，用于获取预设的钟差预测表达式，基于钟差预测表达式、各分段平均值以及各分段权重确定原子钟在目标时刻的钟差数据。

本发明实施例所提供的原子钟的钟差预测装置可执行本发明任意实施例所提供的原子钟的钟差预测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图3示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图3所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如原子钟的钟差预测方法。

在一些实施例中，原子钟的钟差预测方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的原子钟的钟差预测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行原子钟的钟差预测方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原子钟的钟差预测方法，其特征在于，包括：

获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对所述历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；

确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；所述分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；所述数据权重用于表征所述分段钟差数据的可用程度；所述标志位权重用于表征所述分段钟差数据是否全部缺失；所述统计权重用于表征所述钟差数据的不确定度；

基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值，包括：

获取所述分段钟差数据中各时刻分别对应的数据值，对所述数据值进行求平均处理，得到所述分段钟差数据的分段平均值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述统计权重的确定方法包括：

获取预设的不确定度计算表达式，并基于所述不确定度表达式、各所述数据值以及所述分段平均值确定所述分段钟差数据的不确定度；

基于预设的统计权重表达式以及所述不确定度确定所述分段钟差数据的统计权重。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标志位权重的确定方法包括：

判断当前段分段钟差数据是否全部缺失；若所述当前段分段钟差数据缺失，则说确定第一预设权重值为所述标志位权重；若所述当前段分段钟差数据未缺失，则确定第二预设权重值为所述标志位权重。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据权重的确定方法包括：

获取所述分段钟差数据的数据表达式，基于所述数据表达式以及所述数据表达式的限定条件，确定所述分段钟差数据的数据权重。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各所述分段钟差数据分别对应的分段权重，包括：

将所述数据权重、所述标志位权重和所述统计权重进行乘积处理，并将乘积处理后得到的权重作为所述分段钟差数据的分段权重。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据，包括：

获取预设的钟差预测表达式，基于所述钟差预测表达式、各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

8.一种原子钟的钟差预测装置，其特征在于，包括：

分段钟差数据获得模块，用于获取原子钟当前时刻以及历史时刻输出的历史钟差数据，并对所述历史钟差数据进行分段得到多段分段钟差数据；

分段平均值及分段权重确定模块，用于确定各所述分段钟差数据分别对应的分段平均值以及分段权重；所述分段权重包括数据权重、标志位权重和统计权重；所述数据权重用于表征所述分段钟差数据的可用程度；所述标志位权重用于表征所述分段钟差数据是否全部缺失；所述统计权重用于表征所述钟差数据的不确定度；

钟差数据确定模块，用于基于各所述分段平均值以及各所述分段权重确定所述原子钟在目标时刻的钟差数据。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的原子钟的钟差预测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的原子钟的钟差预测方法。

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