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。     

基于EURO-160型P3码GPS接收机的共视比对系统

GPS共视法是目前时间频率远距离量值传递的主要技术,传递不确定度可达几个ns.P3码接收机通过对2个频率上观测的电离层实测值的修正,可以提高比对精度,近年来成为国内外研究热点之一.本文利用功能强大的双频多通道P3码接收机EURO-160,结合SR-620时间间隔计数器组成了一套共视比对系统,并根据GPS共视法软件标准化指南研制了配套的数据处理软件.零基线测试的初步结果表明,共视系统的比对精度达到2～3 ns,好于单频接收机,可以更好地为时间频率传递服务.     

基于卫星共视的远程时间频率校准系统

随着北斗卫星导航系统的投入运行,基于北斗卫星的远程时间频率比对成为可能。国家授时中心基于北斗卫星共视时间比对方法,搭建了一套远程时间频率校准系统,由远程时间比对基准终端、远程时间比对校准终端和数据分析处理中心组成,可在远程恢复出UTC(NTSC)的时间频率信号。远程时间比对基准终端测量UTC(NTSC)与北斗卫星钟的钟差;远程时间比对校准终端测量本地原子钟与北斗卫星钟的钟差,并在本地驾驭生成与UTC(NTSC)同步的时频信号;数据分析处理中心处理来自远程时间比对基准终端和远程时间比对校准终端的数据。该系统摒弃了传统的不连续观测方法,以10 min作为1个观测周期,实现了时间频率的连续比对。试验结果表明,该系统配送UTC(NTSC)的不确定度为3.74 ns,配送信号的频率天稳定度达到1.97E-14。     

频率比对精密时差测量法及初步结果

介绍了本地频标测量比对的方法和手段.重点研究了频率比对时差测量法在中科院国家授时中心守时系统中的应用,给出了实际测试结果.通过对比相法对铯钟和氢钟分别测试的结果的分析研究,建立了主要针对氢原子钟的高精密频率信号测量系统,提高了测量精度.     

北斗一号时间传递能力的实验研究

本文介绍了北斗定位和北斗授时的工作原理,并通过实验分析了北斗一号的授时能力。实验中测量本地UTC时间的秒脉冲与北斗接收机输出的秒脉冲之间的时差。每秒测量一次,连续测量780s;重复测量10次。对于每次测量得到的780s的测量值,每15s的数据用最小二乘法二次项拟合,计算该测量时间段中点的拟合值,得到52个时差拟合值,再由该52个时差拟合值用最小二乘法线性拟合,计算该次测量时间起点的拟合值,得到本地UTC时间的秒脉冲与北斗接收机输出的秒脉冲的时差测量值。实验测得北斗单向授时的定时偏差为44.1ns,定时稳定度为6.5ns,该结果要好于目前报道的北斗单向授时100ns的精度。     

基于FPGA的授时接收机UTC信息的解码与转发

在现代电子侦察系统中,需要对周边复杂电磁环境中的电子信号进行侦察接收,并对各项重要指标参数进行实时同步测量.为了获取各项测量结果的同步对应时间,提出了基于FPGA的获取GPS授时接收机串口输出的UTC标准时间信息以及同步转发的方法.首先,给出了系统硬件组成框图并简要介绍了GPS接收机现行通用的NMEA-0183国际标准传输协议及其数据格式;其次,详细介绍了GPS授时接收机UTC标准时间信息的接收、提取及同步转发的方法,并给出了具体的FPGA实现方法和实验结果,该方法能够为需要时间同步的系统提供到秒级的的GPS标准时间,且误差范围小于1μs,并且已经应用在了一些工程实践中,具有一定的实用价值.     

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.     

基于卡尔曼滤波算法GPS校钟系统的设计

电网时间统一主站系统主要由铯钟源、GPS校钟系统、分频钟设备以及频标放大器和脉冲放大器等组成.其中GPS校钟设备测量GPS秒信号和分频钟秒信号的时差,并利用卡尔曼滤波算法对时差数据进行滤波平滑,调整分频钟的秒信号与GPS秒信号对齐,再经脉冲放大器输出作为主站系统的时间基准用来同步整个电网时间.文章给出了校钟设备的设计方...     

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.     

VSAT数据采集处理系统中的时间同步技术

本文介绍了在Windows 2000平台下,VSAT数据采集处理系统中相关的时间同步技术.结合GPS和原子钟实现系统级的时间同步和装置级时钟的同步,并在此基础上实现了时戳的同步处理及线程的时间同步.     

GPS同步时钟的高精度守时方案

基于全球定位系统(GPS)的高精度同步时钟信号在电网广域测量系统(WAMS)等很多领域具有广泛用途,但在实际应用中存在因卫星失锁等原因导致同步时钟信号失步的问题.文中提出了一种预设时间差补偿值实现高精度守时的方案.研制了基于GPS接收器和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的高精度守时GPS授时系统样机,并在实验室与上升沿同步及时间差反馈调整2种守时方案进行了对比验证.实测结果表明,采用文中提出的方案,GPS授时系统样机输出的秒脉冲(PPS)信号在正常情况下的精度可达±300 ns,并能保证在卫星失锁24 h内的误差不超过20μs,守时精度明显优于另外2种方案.     

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。     

Multi-scale Kalman filters algorithm for GPS common-view observation data based on correlation structure of discrete wavelet coefficients

Global positioning system (GPS) common-view observation data were processed by using the multi-scale Kalman algorithm based on a correlative structure of the discrete wavelet coefficients. Suppose that the GPS commonview observation data has the 1/f fractal characteristic, the algorithm of wavelet transform was used to estimate the Hurst parameter H of GPS clock difference data. When 0<H<1, the 1/f fractal characteristic of the GPS clock difference data is a Gaussian zero-mean and non-stationary stochastic process. Thus, the discrete wavelet coefficients can be discussed in the process of estimating multi-scale Kalman coefficients. Furthermore, the discrete clock difference can be estimated. The single-channel and multi-channel common-view observation data were processed respectively. Comparisons were made between the results obtained and the Circular T data. Simulation results show that the algorithm discussed in this paper is both feasible and effective. Translated from Journal of Jilin University (Engineering and Technology), 2006, 36(4): 599–603 [译自: 吉林大学学报 (工学版)]     

GPS对时功能在电力系统自动化中的应用

阐述了授时时钟在变电站自动化系统中对自动化装置授时的基本原理,提出了利用全球定位系统GPS（Global Positioning System）接收器与AT89C55单片机系统实现变电站授时时钟的方案,给出了时钟的软、硬件设计,并详细介绍了装置内部的全球定位系统秒脉冲（PPS）信号的软件防干扰措施及串口通信上的提前发送技术。     

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。     

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。     

卫星模拟器在电力时间同步系统检测中的应用

在实验室环境中创造真实的卫星接收条件存在很多困难,卫星模拟器可以代替卫星接收机模拟出卫星信号。从理论上分析了卫星模拟器代替卫星接收机进行实验检测的优势,分别以不同的时间同步输出信号为基准,测试比对卫星接收机与卫星模拟器在电力时间同步系统检测中的时间精度,二者差值为10~15 ns,实验结果表明电力系统时间同步检测中,在考虑卫星模拟器带来误差的前提下,卫星模拟器可以代替卫星接收机完成实验检测。     

全球定位系统在变电站中的应用

介绍了授时时钟在变电站自动化系统中,对微机的直接保护及自动化装置授时中的基本原理,提出了利用全球定位系统接收器与AT89C55单片机系统实现变电站授时时钟的方案,给出了时钟的软、硬件设计,并详细介绍了装置内部的全球定位系统秒脉冲(PPS)信号的软件抗干扰措施及串口通信上的提前发送技术。