仪器仪表学报

作者：罗熙衍庆，武文俊

单位：罗熙衍庆,1.中国科学院国家授时中心西安710600； 2.中国科学院大学北京100049； 3.时间基准及应用重点实验室（中国科学院）西安710600,,武文俊,1.中国科学院国家授时中心西安710600； 3.时间基准及应用重点实验室（中国科学院）西安710600,wuwj@ntsc.ac.cn,

关键词：原子钟;完好性监测;异常检测;随机采样一致性;抗差估计

原子钟是卫星导航与精密守时系统的核心装置，其输出信号的质量常受到异常的影响。针对原子钟完好性监测中传统最小二乘法（OLS）对复杂异常模式适应性不足的问题，提出了一种基于随机采样一致性（RANSAC）的抗干扰建模与异常修复方法。该方法利用RANSAC算法在含噪数据中构建高鲁棒性的相位或频率预测模型，结合内点优化策略与基于中位数绝对偏差（MAD）的动态阈值机制，实现对异常点的精准检测与修复。实验利用氢原子钟和铯原子钟实测数据，构建了包含离群值、相位跳变以及复合异常的数据集进行验证，并与传统方法、抗差卡尔曼滤波（RKF）及M估计法进行了对比。结果表明，所提方法在多种异常场景下均表现优异。在抗差算法对比时，氢钟异常测试中RANSAC方法的F1分数达到0.9538，优于M估计（0.9247）和最优参数下的RKF（0.8177）；铯钟异常测试中RANSAC方法的F1分数略低于最优参数下的RKF；在参数失配的非理想条件下，RKF性能大幅下降。收敛性分析显示，在选取合理最小子集与迭代次数时，该方法拟合结果显著收敛（拟合斜率的标准差为0）。此外，算法单次滑动窗口处理延迟为毫秒量级，在原子钟1Hz采样率下计算负载<1%，满足实时完好性监测需求。实验结果验证了RANSAC算法在无需精确噪声先验信息情况下的适应性与鲁棒性，为精密时频系统的自主完好性监测提供了可靠的技术支撑。

来源：2026年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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