星际高速激光通信中时钟同步技术研究

讨论了星际激光通信中脉冲位置调制技术中的时钟同步方案。脉冲宽度调制方案旨在实现信噪比约束下的最大数据传输速率。时钟同步是脉冲宽度调制的核心技术,利用统计鉴相机制实现调制和解调端的时钟同步。本文在深入分析激光通讯时钟同步方案的基础上,建立了时钟抖动的数学模型,并在此基础上分析了数据传输速率与时钟同步的权衡关系,对激光通讯系统设计具有一定的指导意义。     

工业物联网确定性调度中TDMA紧时隙时间精度边界可靠性分析

针对如何保证物联网确定性调度中时分多址(TDMA)紧时隙时间精度边界,首先建立不完全观测的绝对时钟同步状态空间模型;根据间歇观测方程推导修正的绝对时钟卡尔曼滤波器,得到了随机误差协方差迭代式;然后将误差协方差迭代式建模为修正的黎卡提微分方程,研究稳态误差协方差的统计特性;利用凸优化理论和线性矩阵不等式(LMI)工具求解时钟状态估计的临界包到达率和估计误差协方差的统计收敛边界。面向网络参数配置和TDMA时隙的紧边界应用需求,定量分析存在观测值丢失的时钟同步误差与精度边界,建立时钟同步精度边界与无线网络的权衡关系,并提出存在观测值丢失时保时带大小设计方法。     

无线传感器网络中延迟补偿的分布式时钟同步算法

时钟同步为无线传感器网络中的节点处理分布式任务提供了一个共同的时间参考,无线传感器网络需要精确的时钟同 步来保持数据的一致性和协调性,但是同步过程中的不确定性延迟会严重干扰同步参数的计算。 为了消除消息延迟的不确定 性对时钟同步的影响,本文考虑高斯分布的消息延迟,建立了新的时钟同步模型,并基于卡尔曼滤波和分布式时钟同步算法,提 出了一种能够有效处理延迟影响的时钟同步算法,该算法使用广播的单向通信方式,所有参数可以在接收端独立更新,另外考 虑了以计算的全局时间为参考更新偏差来提升同步精度。 使用 5 个节点进行 MATLAB 仿真实验和 nRF52832 硬件验证,在微 秒级延迟下,本算法的同步精度可以维持在 10 μs,相较于其他算法,本算法维持了很好的同步精度和稳定性。     

接收机位置误差对GNSS定时的影响分析

不准确的接收机位置信息将会影响用户的定时结果。从理论推导和试验两方面研究了接收机位置误差对定时结果的影响。首先理论上通过对伪距观测方程求一阶微分推导得出定时接收机位置误差对定时的最大影响量;为排除卫星位置误差的影响,利用IGS提供的卫星精确位置,通过引入不同量级的接收机位置误差开展试验,对理论分析结果进行了验证;再通过接收机坐标置偏试验分析不同方向置偏不同量级的位置误差下GPS/GLONASS接收机的观测数据,分析了实际运行环境中的位置误差对接收机定时结果的影响。试验结果表明接收机的纬度、经度分量误差均会对定时结果的准确度和稳定度产生影响,纬度误差每增大1″,对GPS和GLONASS定时准确度的影响分别小于5、15 ns,对稳定度的影响分别小于10和15 ns;经度误差每增大1″,对GPS和GLONASS准确度的影响均小于1 ns,对稳定度的影响均小于10 ns;高程坐标分量误差每增加1 m,会出现约3 ns的定时偏差,对定时稳定度的影响则最大约0.3 ns/m。在实际应用中,用户可参考本文的结论根据所需定时精度的需求,考虑定时接收机输入坐标的精确度。     

不可靠WSN时钟同步网络化输出反馈MPC量化分析

在Cyber-Physical环境下,时钟同步双向信息交换过程中,包含时钟信息的数据包丢失将对时钟同步性能产生影响。讨论了现代控制理论状态空间模型的输出反馈Tubes-MPC时钟同步方法。由分离原理,设计了本地化的状态估计器与控制器,实现了输出反馈Tubes-MPC时钟同步的指数稳定。以不完全量测下的观测模型为基础,定量分析了统计意义下的同步误差方差上界与下界,并采用MPC中Set-Theory-in-Control方法,将完全量测下的干扰误差集合运算于由丢包所引入的附加的估计误差集合,建立了集合约束下的模型预测优化模型。已构建的统一框架下的输出反馈Tubes-MPC时钟同步系统化方法,综合考量了控制理论在线计算复杂度与网络控制观点应用的可行性,对无线网络的不可靠性、网络规模、收敛性能具有鲁棒性,进一步容易扩展为网络级绝对时钟状态空间模型。     

西气东输二线、三线SCADA系统时钟同步方法研究

针对目前西气东输二、三线SCADA系统时钟同步功能不完善的现状,本文通过对系统各个设备的时钟同步方法进行研究,通过编程方式实现VEIWSTAR上位机软件与AB、BB PLC的时钟同步方法,提出整个系统时钟同步架构,为实现西二、三线站场SCADA系统时钟同步提出清晰的思路及可行的方法。     

一种改进的高精度POS时间同步方法

结合现有时间同步方法及高精度POS的应用需求,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS秒脉冲为基准,采用数字参数反馈方式,对惯性测量单元的数据采集脉冲周期进行实时修正的高精度POS时间同步方法,并给出了一种简易的POS时间同步精度测试方法.然后结合光纤陀螺POS实际系统进行了时间同步精度测试和对比实验.结果表明,所提出的时间同步方法能够克服时钟漂移并修正时间信号传输延迟,在保证工作可靠性的同时实现了在融合点上数据的高精度同步.     

超声自动扫描系统的同步控制技术研究

通过对超声自动扫描过程中超声波采样与连续自动扫查的同步控制技术进行深入研究,提出采用运动控制器的硬件时钟作为同步触发时钟,超声数据采集卡接收运动控制器PLC程序发送的硬件同步信号,并结合多线程技术,运动控制器和超声数据采集卡分别执行工件被检测点的几何位置坐标采集和全波列超声数字信号采样的混和同步方案。实验结果表明,该方案能实现基于WIN-DOWS操作系统的异构自动扫描系统多处理器之间的精确同步,在自动测量领域具有广泛的适用性。     

CAN总线通讯速率设定

CAN通信中,波特率、位周期内取样点数和位置可以编程设置,这些设置为用户优化网络通信性能提供了方便。通过设定位定时参数,能够获得需要的总线通讯波特率,能够保证通讯信息同步,保证传输延迟和时钟误差在极端条件下进行恰当的错误检测。本文以C8051F040集成的CAN控制器为例说明CAN总线通讯速率的确定方法。     

基于组态王的模拟时钟设计

利用组态王设计的模拟时钟,解决了模拟时钟在运行时时针不能连续匀速旋转、时针的位置不能和分针相互对应的问题.在设计过程中,在表盘上的特殊位置做出辅助线,确定12个整点刻度线的位置,并画出刻度线;通过计算设置坐标,将指针对齐到表盘的中心;完成动画连接后,经过对命令语言的反复精心设计,模拟时钟的时针能够缓慢的匀速旋转.运行时,能够通过画面上的数字显示运行时间并能随意手动更改,指针能随着更改的时间同步旋转;能通过启停开关进行控制,并能将时钟复位.通过设置画面命令语言中的程序循环时间为600 ms,设计的模拟时钟运行快慢能和实际的时钟相吻合,运行模拟时钟可以当作钟表使用.该设计在组态王软件教学中起到了很好的作用.     

恶劣环境下GPS接收机定位算法研究

为了解决在恶劣环境下卫星信号被遮挡时GPS接收机无法定位的问题,将接收机钟差等效为可见卫星,并根据钟差预测值辅助GPS接收机进行定位解算.提出了基于时间序列分析理论的接收机钟差组合预测模型,然后将钟差预测值引入到GPS接收机中,通过扩充观测方程以实现接收机三维定位解算功能.分别在静态以及动态情况下应用实测数据进行验证,结果表明:该模型适合于钟差序列预测;在仅有3颗卫星的恶劣环境下,该方法可以提供满足导航定位精度要求的GPS接收机三维定位信息.     

基于GPS/SMS的车载智能报警系统的研究

论述了基于GPS/SMS的车载智能报警系统的主要内容和关键技术。通过对于GPS数据结构的分析,GPS数据提取程序对GPS地面接收机接收到的数据进进行提取,从而得到有用的位置信息,包括经度、纬度以及时间。基于GSM网络的SMS的应用可以使远程用户随时得到汽车的地理信息同时也可以通过自定义命令对系统进行相应的控制。     

基于WINCE5.0的CINRAD雷达GPS校时系统的设计与实现

时间同步是新一代天气雷达(CINRAD)系统普遍存在的问题。针对新一代天气雷达网的布局现状,采用卫星时钟作为CINRAD雷达网的时间同步校时基准时间,利用成熟的GPS校时接收模块,设计以ARM9为核心的开放式、可视化的校时主机,研制了一套智能化的新型CINRAD雷达GPS校时系统。该系统主要包括校时服务器硬件和软件,是一套校时精度高、稳定性能好、功能齐全、可全自动工作的时间同步校时系统。文中详细介绍了新一代天气雷达GPS校时系统的设计思路和工作模式。通过在不同型号雷达系统中的应用,取得了预期的效果,较好地解决了CINRAD同步自动校时的关键技术,具有重要的应用价值和潜在的经济效益。     

全球定位系统(GPS)接收机的原理及应用

GPS接收机得到广泛应用,本文介绍其绝对定位和相对定位的原理,分析GPS接收机硬件性能和软件功能。并介绍国产HD8200 GPS接收机的性能指标及其使用。     

双频实时动态GPS接收机的设计与研制

双频实时动态GPS(全球定位系统)接收机可提供当前的三维坐标等位置,因其动态、实时而高效的显著特点,越来越多地应用于测绘领域。阐述了GPS系统的组成和GPS接收机的工作原理,提出了国产双频实时动态GPS接收机的设计思想和实现方案。     

A simple recursive method for stationary receiver position estimation using GPS difference measurements

This paper presents a simple recursive method to estimate the position of a stationary receiver using the difference of Global Positioning System (GPS) pseudorange measurements. In contrast to conventional Differential GPS (DGPS), the proposed simple method uses the difference of pseudorange measurements corresponding to a single receiver itself without requiring a fixed station with known location. The use of difference measurements reduces the effects of the various noise terms involved in pseudorange measurements. According to the proposed method, the position of the receiver is estimated recursively using an optimal linear approximation of the pseudorange nonlinear equations. The effectiveness of the proposed method is demonstrated on the estimation of the position of a stationary receiver, and its performance is compared to the performance of a classical approach. The results show that the proposed method outperforms the classical approach.     

自学习式GPS车辆自主导航仪的研究

提出一种用GPS接收机通过自学习方式进行车辆自主导航和引导的方法。该方法首先对GPS接收机接收的定位信息通过回归算法进行线性化处理，然后以线性相关系数判断为准则对路径信息进行分段，再将这些线性相关的分段直线信息进行压缩和记录就形成了可以自主导航的路径信息。在导航过程中，利用这些线性相关的分段直线信息，通过矢量夹角计算和矢量方向判断的方法可以预测出前方路径的行驶方向，从而完成自主导航。这种由自学习方式获取的导航路径信息具有很高的导航精度和方向判别性。     

车辆导航定位系统GPS接收机的原理与研制

分析了OEM板和GPS技术原理,介绍了基于OEM板的GPS接收机开发方法,重点阐述了车辆导航定位系统GPS接收机的软、硬件体系结构及研制过程,详细说明了单片机C语言串行通讯原理与程序编制。     

基于像差修正的同轴度测量方法

为了实现在同轴度测量中平行偏差(平偏)和倾斜偏差(角偏)两个量的同时测量,建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算;并通过对系统像差的分析,提出了显著降低物镜像差对测量结果影响的算法。理论和实验数据表明,对于平偏测量范围为±10 mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50 mm、CCD尺寸为1.6 cm的系统,平偏测量精度可达0.02 mm,角偏测量精度可达9.5″。因此,该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。