基于FPGA的高精度守时方法研究

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度守时方法,以统计学为基准,结合高精度恒温晶振和北斗/GPS双模接收器产生同步标准秒脉冲信号。当授时系统导航卫星失连,系统根据存储晶振脉冲数计算出均值和方差,动态设置系统晶振脉冲计数器阈值从而模拟产生高精度秒脉冲信号,消除晶振累积误差。实验结果表明,1h内授时系统守时误差小于250ns,可满足授时系统在电力、靶场等系统中的守时要求。     

基于TDC的GPS驯服恒温晶振系统设计

为满足测控系统对高精度时间频率的要求,设计了一种基于时间数字转换器(TDC)的驯服恒温晶振系统.使用GPS对恒温晶振进行实时校准,获得了高精度的频率信号.通过TDC测量时差数据计算得到恒温晶振的频率准确度,其时差测量精度达到250 ps.采用优化的递推平均滤波算法对时差数据进行滤波处理,消除了GPS秒信号抖动引入的干扰...     

基于FPGA的导航卫星失连下高精度守时方法研究

针对授时系统导航卫星失连问题,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的高精度守时方法。以统计学和概率论为基础,统计10分钟内标准秒脉冲信号每个周期下授时系统恒温晶振所产生的脉冲数值的均值和动态方差。当授时系统导航卫星失连,系统根据均值和方差动态设置系统晶振脉冲计数阈值从而模拟产生高精度秒脉冲信号,消除晶振累积误差。实验结果表明,1小时内授时系统守时误差小于250ns,可满足授时系统在电力、靶场等系统中的守时要求。     

基于北斗卫星导航系统非组合精密单点定位算法的精密授时精度研究

全球导航卫星系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术具有操作简单、成本低廉、定位精度高等优点，在精密授时领域得到了广泛应用。针对现有研究中消电离层PPP模型的组合噪声大、卫星系统多采用全球定位系统(GPS)及实时动态场景少等问题，该文采用非组合PPP模型对北斗卫星导航系统(BDS)精密授时精度开展了研究，并利用Kalman滤波静态模型和动态加速模型进行参数估计。给出了静态和实时动态场景PPP处理策略，并利用超快速预报星历保证动态实时性。结果表明:在静态和实时动态条件下，非组合PPP模型精密授时精度均优于消电离层组合PPP模型；在静态条件下，考虑到BDS和GPS定位精度相当，且亚太地区BDS定位精度更高，BDS授时精度略高于GPS；在实时动态条件下，BDS和GPS精密授时精度在2 ns以内，但BDS授时精度略低于GPS，这是由于空间位置精度因子(PDOP)、载体速度突变和环境因素等的影响，而当完成收敛后，两种系统的授时精度相当，其钟差项中误差均在0.3 m以内。     

基于FPGA的GPS时钟驯服电路设计与实现

为满足系统对高精度时钟的要求,根据晶振时钟无随机误差和全球定位系统(GPS)时钟无累计误差的特点,提出了一种利用GPS秒时钟驯服晶振时钟来实现高精度时钟的方案。该方案根据数字锁相环倍频原理,通过测量GPS秒时钟和本地生成秒时钟的相位误差来调整电路分频比,实时消除晶振时钟的累计误差,从而实现高精度的系统时钟。经实际验证,该方法在使用16.369 M温补晶振时,在GPS信号有效情况下输出时钟误差小于0.1 ppm,GPS信号失效后1小时后误差小于0.3 ppm。     

基于FPGA的压控技术在授时系统中应用

时钟源的稳定性在授时系统中扮演着重要角色,而晶振随着时间的推移会有不同程度的稳定度误差和累积误差,这给整个授时系统的授时精度带来了很大的误差。基于FPGA设计了一种压控晶振校频系统。通过分析影响晶振输出的几个重要因素,综合考虑后,对输出的码NCO值做加权求平均处理,使得输出更加稳定可靠。系统可以实现两块晶振同步的误差在短时间内达到基本同步的水平,为提高非同源条件下时间同步系统的授时精度提供了一种很好的方法。     

一种高精度的GPS复合授时方法

授时问题一直以来是在野外使用的各类设备需要解决的一个重要问题,尤其是使用非实时操作系统的设备要实现高精度授时是比较困难的.本文中针对非实时操作系统设备提出了一种基于GPS授时的毫秒级授时方案,以普通装有WINDOWS操作系统的计算机授时为例,通过将GPS授时板的秒脉冲信号与串口授时信号复合使用来提高非实时系统的授时精度,达到对普通计算机系统的毫秒级授时,且成本低、易实现.     

北斗授时在同步数据采集仪中的应用

为了解决数据采集仪之间远距离同步的问题,提出采取北斗授时和晶振频率误差补偿的方法。首先通过从北斗卫星信号覆盖范围、卫星授时精度、可扩展的用户容限等方面的分析,探讨了北斗授时应用于我国数据采集仪之间同步的可行性;接着介绍了同步数据采集仪的硬件设计,然后分析了晶振频率的偏差对数据采集仪同步性能的影响,并通过软件方法补偿晶振频率的误差;最后通过实际测试结果进行验证。     

基于快速拟合的高精度授时技术

本文针对采用晶振产生本地时钟的卫星导航接收机的高精度授时问题，特别是考虑在卫星失锁等不定位情况，提出了一种具备快速拟合的时间同步控制方法，提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。文中分析了影响卫星导航接收机授时精度的几个关键因素，给出了时间同步的软件设计算法实现，在某型卫星导航接收机上进行了测试验证。测试结果表明：本文设计的基于快速拟合的时间同步控制算法有效，提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。     

基于数字天顶仪的时间标定方法

为了获得高精度的时间信息,常采用GPS等授时系统进行授时,但在野外等复杂环境下往往接收不到GPS等授时信息。数字天顶仪是一种高精度的天文定位仪器,采用数字天顶仪进行时间标定的研究相对较少。考虑到数字天顶仪的定位结果受恒星视位置和时间的影响,首先分别研究了时间误差及星表精度对恒星视位置的影响,然后分析了恒星视位置对数字天顶仪定位精度的影响。基于数字天顶仪的定位原理提出了一种时间标定的新方法,并得出时间标定的精度在0.025 s。实验数据的分析结果表明该时间标定的方法是可行的。     

GPS驯服中无偏滑动平均滤波算法的研究

 分析已有GPS驯服中滤波算法的特点,提出了基于GPS的实时频率误差处理及状态估计的无偏滑动平均滤波算法.该方法继承了普通滑动滤波算法低噪声特点,且用线性回归估计补偿了普通滑动滤波算法的偏差,利用该方法滤除频率测量误差中的频率偏差和多通道GPS接收机秒信号(GPS1PPS)的锯齿误差,并预报晶振状态.MATLAB仿真和实际测试结果都证明了无偏滑动滤波算法比普通滑动滤波有效,提高了晶振频率的长期稳定度和准确度,实际系统中恒温晶振OXCO-131的长期频率稳定度的Allan方差提高了约三个数量级,达到3.5E-12/d.     

GPS/BDS实时精密单点定位技术实现

为给各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时等服务，设计了一款基于 ARM+FPGA 的 GPS/BDS 双模双频接收机，嵌入基于 GPS/BDS 双系统的实时精密单点定位软件。 简单介绍了接收机的硬件设计中的电源和射频模块，针对实时改正数差分龄期过大和 IODE 与广播星历不匹配造成实时 PPP 定位中断的问题，给出了相应解决办法。最后通过对实时 GPS/BDS 组合 PPP 长时间测试表明：静态条件下，水平方向偏差 RMS 为 2.1cm，高程方向偏差 RMS 值为 3.6cm；动态条件下，水平方向偏差 RMS 值为 12.6cm，高程方向偏差 RMS 值为 14.7cm。     

短波战术电台同步授时及时钟保持技术研究

通过对四种同步授时技术和两种时钟保持技术的优劣分析,设计出满足战场环境下短波战术电台需求的综合性同步授时及时钟保持系统。该系统集北斗授时、GPS授时、短波授时和高稳晶振保持电路于一体,有效解决了短波通信网中各短波战术电台之间时钟不同步的问题。     

基于测量为目的的故障定位技术

提出了一种基于测量为目的的,通过电力系统在GPS时间基准下通过对各保护继电器的开关动作,调整的先后顺序来进行精确故障定位的技术。这种定位技术用价格低廉的晶体振荡器代替原子钟作为本地钟,通过计算由于晶体振荡器频率漂移和偏差造成的时间误差,在最后的结果中通过数据处理扣除时间误差,进而达到高精度的要求。     

GPS接收机载波跟踪环设计与分析

针对GPS接收机载波跟踪环环宽与跟踪的动态性能问题,在分析影响GPS信号动态性能的主要参数热噪声、晶振Allan相位噪声、晶振振动相位噪声和动态应力的基础上,通过对不同阶数的锁相环、锁频环跟踪门限分析与仿真,主要解决了如何设计GPS接收机的载波跟踪环路的带宽,并使系统性能达到最佳的问题,即使用环宽为18 Hz的二阶锁相环辅助环宽为10 Hz的三阶锁频环可以跟踪动态范围小于10 g、100 g/s的高动态信号。     

Design of a Tunable Differential Ring Oscillator With Short Start-Up and Switching Transients

Timing measurements such as jitter and skew in the range of picoseconds, for circuits with multigigahertz clocks or multigigabit-per-second serial communication interfaces are common. A Vernier-oscillator-based time-to-digital converter (TDC) is a circuit that allows picosecond-timing measurements by means of two tunable oscillators. In such a circuit, the oscillator jitter, tuning response, start-up transient, and frequency switching transient play an important role in the TDCs measurement time and accuracy. In this work, we discuss the design of an optimized, differential CML-based ring oscillator and its impact on a TDC design. Simulation results from the new oscillator show that the oscillator's short start-up and frequency switching transients have negligible effects on the accuracy of the TDC measurements. TDC simulation results show that, using two of these oscillators, accurate timing measurements in the range of 10 to 900 ps can be achieved with best-case accuracy of ~2 ps.     

基于GPS的高精度无误差倒计时牌的设计

论述GPS精确计时系统的基本构成及系统功能,介绍以MCS-51型单片机为核心的高精度时间显示系统的具体硬件实现方法,详细阐述系统各种软件模块的设计思路和执行流程.     

智能手机GPS单点测速精度分析

本文对智能手机利用 GPS 测速的原理进行了说明，同时设计了静态数据模拟动态测速实验和低动态测速实验两种实验场景对智能手机的测速精度进行评价。实验结果表明，利用多普勒测速原理，智能手机静态数据模拟动态测速的精度可以达到 dm/s。在低动态测试实验中，智能手机的测速结果与组合导航设备测速互差符合情况在 dm/s 水平，且和载体的运动加速度有一定的相关性。     

基于Kalman滤波的目标信号TOA测量校正

多点定位系统中,目标信号TOA测量精度直接决定了系统对目标的定位精度,而目标信号TOA测量精度取决于提供系统时钟的晶振的准确度和稳定度。针对多点定位系统中目标信号TOA测量准确度的具体问题,分析晶振频率偏移和GPS秒脉冲抖动对TOA测量准确度的影响,导出基于Kalman滤波的目标信号TOA测量校正方法。数值仿真证明此方法可以有效地改善目标信号TOA的测量准确度,对提高多点定位系统定位性能具有较强的现实意义与实用价值。