基于UTC(NTSC)的时间频率远程校准与溯源研究

中国科学院国家授时中心保持的协调世界时UTC (NTSC)性能居于国际前列.基于该条件及GPS共视时间传递技术,提出了时间频率连续比对方法并根据此方法研制了时间频率远程校准系统,用于实现远程用户时间频率校准及向UTC(NTSC)的高精度溯源.首先,阐述了时间频率远程校准系统的设计思想和框架,并对远程用户通过该系统向UTC(NTSC)实现时间频率溯源的过程进行了分析;然后,对系统的时间不确定度和频率不确定度进行了估计.分析结果说明,系统的合成扩展时间不确定度优于14 ns,合成扩展频率不确定度优于2.6×10-13,可较好的完成远程用户向UTC(NTSC)的高精度溯源.     

时间频率信号的完好性监测方法研究

高精度时间频率信号稳定性和可靠性是现代导航的重要基础,直接影响系统时间基准和导航定位结果.为了保证高精度时间频率信号的稳定性和可靠性,研究时频信号完好性监测方法.并在此监测方法上,充分利用中国科学院国家授时中心生成并保持的UTC(NTSC)建立高精度时频信号监测系统.该系统可实时监测时频信号性能,检测异常,并及时响应以保证时频信号的完好性和系统时间基准的稳定性.完好性监测方法已被充分验证并应用到时频和导航系统     

基于新息加权自适应UPF算法的智能变电站PTP主时钟源校准新方法

为解决传统秒脉冲（pulse per second,PPS）钟差信号的处理未考虑GPS秒脉冲跳变野值及主时钟源晶振温度变化、晶体老化造成的非线性误差影响等问题,首先对智能变电站精确时间协议（precise time protocol,PTP）主时钟与GPS输出的PPS钟差信号进行了数学建模,然后基于新息加权自适应无迹粒子滤波算法对PPS钟差信号进行滤波处理,最后将处理后的钟差信号送入PID控制器,生成晶振频率调整信号,实现PTP主时钟源的校准。无迹粒子滤波（unscented Kalman particle filter,UPF）算法可对主时钟源因老化而产生的频率非线性漂移进行校正,引入新息序列加权技术可对GPS秒脉冲信号中跳变野值进行处理,自适应滤波技术则可减少系统噪声对于滤波结果的影响,增强时钟源校准系统的鲁棒性,从而提高校频精度。经仿真验证表明,与传统钟差信号处理算法相比,所提方法将钟差信号的处理误差减小了55.96%,且在跳变野值处的钟差处理误差减小了76%以上,从而将PTP主时钟源校准系统中频偏量测误差由3.635×10^–10 Hz降低至9.59×10<...     

北斗／GPS卫星同步授时系统在焦作电厂的应用

北斗卫星导航授时系统是我国完全自主的．继美国GPS和俄罗斯GLONASS后的全球第3个卫星导航授时系统,具有优异的授时体制,授时性能优于GPS。北斗／GPS系统卫星基准源采用北斗和GPS卫星双系统互为备份,同时接收北斗和GPS系统卫星信号,提供高精度的脉冲信号、时间码信号．串行时间信息和网络授时服务,较好地满足电力时间同步系统高精度、高可靠性的需要。     

一种GPS定时接收机时延测量的简单方法

CPS提供了一种精密定时的方法,但接收机时延的精密测量是一个难题,现有的接收机时延精密测量方法成本高且难于操作.本文提出了一种GPS定时接收机时延测量的简单方法.根据国家授时中心的时间尺度UTC(NTSC)与定时接收机输出lops的比对结果,利用UTC(NTSC)的国际比对数据以及UTC与GPST的时差数据,提出了一种基于UTC(NTSC)的定时接收机时延测量方法,可以实现准确度优于12ns的测量.     

改进的多通道GPS共视资料的处理算法

目前GPS多通道共视数据处理常用算法是去除仰角为20.以下的比对资料,然后对多通道共视比对结果进行平均.其不足在于未充分有效地利用全部观测数据.针对这种问题,提出了一种改进的按仰角加权的多通道GPS共视资料处理算法.对日本邮政省通讯研究所(CRL)和国家授时中心(NTSC)2002年5月-2003年3月的多通道共视比对的处理结果表明,改进的处理算法结果更为接近真实钟差.     

卫星双向时间与频率传递链接

时间同步是高精度授时不可或缺的环节.利用同步卫星进行双向时间传递可最大限度地消除路径因素对时间同步的影响,并且可准确、实时地得到高精度的比对结果.国际权度局(BIPM)为改善世界范围内时间同步,提出了全球卫星双向时间传递(TMTT)计划.德国技术物理研究所(PTB)是国际原子时TAI系统全球时间链接的中心,中国科学院国家授时中心(NTSC)与德国技术物理研究院(PTB)建立了双向比对链.将会进一步提高我国标准时间UTC(NTSC)与国际标准时间比对的性能指标.     

基于FPGA和TDC-GP2的钟差测量系统设计

在航天试验靶场,频标设备的频率准确度直接决定了测控设备测量数据的质量,而频率准确度的测量依赖标准频率与本地频率的钟差测量,目前在各测控站点一般采用高精度计数器来实现,但由于计数器输出的钟差测量结果只能在本地显示而不能进行远程传输,导致总体人员不能在时钟主站有效对各测控站点的守时情况进行实时监测和辅助判决,易出现调钟错误的问题。提出了一种基于FPGA和TDC-GP2的钟差测试系统设计方案,可对本地的钟差进行测量,测量精度高达100ps,并通过试验任务IP网进行上报,达到对守时结果远程监测和辅助判决的目的。     

利用卫星共视比对系统实现电网的时间同步

为实现电网所有设备的时间一致性,提出一种基于GPS、北斗"双模"卫星共视比对系统的时间同步技术。首先介绍了共视比对系统的原理,分析了系统采用的数据处理算法和工作模式。然后通过一点对多点的共视比对模式,使国家电网所有一级基准时钟溯源于国家授时中心的标准时间,并获得较高的时间同步精度。比对数据表明,GPS模式下的共视比对精度优于5ns,北斗模式下共视比对精度优于15ns。     

时间频率远程校准系统的设计与实现

设计了一套时间频率远程校准系统。该系统采用GPS共视法技术,对大型或长期不间断工作频标进行远程校准,建立了比对结果数据库,并对校准规范中的两种算法进行了比较,在最后给出校准的实例。     

基于GPS接收机的铷原子钟驾驭方法研究

以GPS接收机输出的1 pps信号为参考信号,控制铷原子钟,在对铷原子钟短期稳定性影响最小的前提下,获得较好的准确性和长期稳定性.采用最小二乘法对铷原子钟的参数进行估计,计算铷原子钟的频率调整量,对铷原子钟进行调整,使其和UTC时间保持同步.实验结果表明,受驯铷原子钟输出1 pps与UTC（NTSC）主钟钟差的标准差优于8 ns、100 s采样的ALLan方差为1.41E-12,10 000 s采样的Allan方差为4.74E-13,表明用该方法驾驭铷原子钟是成功的.     

高性能时码产生器

文中介绍高性能时码产生器,给出仪器的硬件设计和控制软件框图.该设备基于AT89C51,采用软件抗干扰技术,实现授时主系统时钟与中心UTC主钟的同步.该仪器具有体积小、重量轻、抗干扰强等特点.     

基于Kalman滤波的持续卫星时间同步攻击防护方法

随着网络空间对抗加剧,借助全球卫星导航系统进行的网络攻击已发展成为现实威胁。慢速持续型卫星时间同步攻击可绕过电力时间同步系统中卫星时钟异常检测机制,诱骗被授时设备输出错误时间信息,再借助电力系统工作机制达成攻击破坏后果。提出了一种基于Kalman滤波的持续卫星时间同步攻击防护方法。首先构建了考虑持续时间干扰的Kalman滤波卫星授时模型;然后利用能量泛函正则化最优化估算恶意攻击下被授时设备的时钟偏差;最后根据所构建的补偿模型对钟差进行补偿、实现遭攻击条件下的精准时间同步。仿真结果表明,该方法可有效防范慢速持续型卫星时间同步攻击对电力时间同步系统的影响。     

基于DLPTP时钟同步机制的电力用电信息采集系统对时方法研究

针对电力用电信息采集系统内主站、采集终端、电能表时钟的准确性问题,在电力系统传输规约的基础上自定义DLPTP协议,采用GPS首先对主站时间进行校准,然后以主站为基准,采用DLPTP协议对采集终端进行对时,最后调整电能表设备的时钟,逐步实现系统时钟的同步,从而保证了系统内所有设备时钟的一致性,有效提升了系统内采集数据的准确性。     

满足IEC61850要求的站用时钟服务器

基于IEC61850标准体系的数字化变电站,要求时钟提供SNTP软件授时和光脉冲硬件对时。提出了利用GPS接收器与FPGA+CPU微机系统实现时钟服务器方案。其中FPGA实现脉冲信号硬件对时,CPU系统实现SNTP协议软件授时,CPU与FPGA间通过数据总线联系,传递显示时间、IRIG-B码数据和同步状态等信息。详细介绍了时钟的授时原理、硬件设计、软件实现以及守时功能。该时钟服务器满足了IEC61850的要求,守时精度达到晶振稳定度水平。     

一种高精度微动勘探同步时钟的研究及实现

针对现有微动勘探台阵中各观测仪对数据采集具有高精度同步的要求,提出了一种基于GPS与恒温晶振互补协调工作的高精度时钟方案。该时钟方案的作用是产生数据采集同步脉冲和协调世界时(UTC)信息,通过频移键控(FSK)将信息进行调制和解调。各观测仪对解调后的信息进行相位延时修正,得到数据采集同步脉冲和UTC信息。测试和实验结果表明,UTC信息能够准确的对数据采集进行时间记录,数据采集同步脉冲精度优于200 ns,解决了各观测仪对数据采集高精度同步的要求,大大提升了微动勘探的准确性。     

基于GPS的高精度时钟在线校频与授时研究

为提高全球定位系统(global position system,GPS)广域授时的精度与稳定度,根据GPS时钟与晶振时钟的不同特性,建立互补时钟的广义回归模型,并利用广义最小二乘法对晶振频率进行估计,算法修正了已有回归模型中因量测值频率漂移而造成的误差,实现了在晶振频率漂移较大或量测值间隔较长时的精确估计,在此基础上生成可与国际协调时间(coordinated universal time,UTC)同步的授时秒脉冲,通过相位补偿算法,校正生成秒脉冲与UTC秒脉冲的相位差,实现精确授时。实验结果验证该算法在使用SBR-LS接收模块与普通有源晶振条件下,授时稳定度和精确度得到大幅提升,在长时间运行中授时误差不超过±25ns,可为广域测量、故障测距等应用提供精确时标,满足电网监控系统在线广域授时要求。