基于GPS的目标飞行时间异地高精度测量技术

针对远程目标异地作用的特性以及异地时间测量对时间统一标准的严格要求,提出了一种基于GPS的高精度异地目标光信号时间测量系统.该系统将GPS授时与本地温补晶振时钟结合起来,利用GPS授时秒脉冲1 pps进行时间同步,由本地时钟结合GPS的标准时间测量出飞行目标启动和停止的精确时间及时间间隔;同时设计了高精度的授时方案,对GPS秒脉冲进行监控和补偿,有效提高了系统的可靠性.实验表明,该系统测量在400 s内所产生的累积测量误差小于300μs,等效精度达到7.5×10-7.     

高精度高分辨力时间间隔测量的技术实现

介绍1 ns分辨力时间间隔测量的技术实现和总体方案设计,并对高分辨力频率测量所采用的模拟内插技术和实现的技术途径进行了简要分析.研究证明采用模拟内差计数方法能够满足高精度、高分辨力的时差测量,提高实现1 ns的时间间隔测量能力.     

基于数字信号处理的时钟抖动测量与分析

讨论了时钟抖动测量中的一些问题,并给出了基于数字信号处理技术的一种测量方法.为了对新方法的性能进行估计,模拟了含有时间抖动的时钟信号,对不同抖动幅度和叠加不同噪声情况下的时钟抖动进行了测试.结果表明,新方法降低了测量精度对触发电平的稳定度、被测时钟叠加的噪声和上升沿斜率的敏感度.     

基于游标法的等效时间采样模块的设计

等效时间采样法可以通过周期取样技术,把高频、宽带的周期或准周期信号转化为低频的慢速信号,在基于时域反射(TDR)技术的测量系统中应用比较广泛。本文给出了一种基于游标法的等效时间采样模块设计方案及实现电路,并通过试验证明了模块的等效采样效果。     

一种提高混沌测量精度的新方法

在已知混沌动力系统的基础上,提出了一种采用时钟移位来提高测量精度的新方法,即当系统判断混沌轨道落入一个已设定的错误区域时,就将系统时钟滞后一个τ时间避开这个临界点,以期达到减小混沌轨道的漂移量、抑制电路中噪声的目的.Monte-Carlo数值仿真表明,该方法能够有效提高混沌测量的精度.     

基于FPGA延迟线插入法的半导体激光测距

为了提高系统的集成度,同时兼顾精度,介绍用FPGA延迟线插入法采实现较高精度的脉冲激光测时、测距的原理和技术途径.FPGA延迟线插入法是在直接计数法的基础上,采用FPGA内部延时单元将时间间隔转化为数字量,经高速锁存器锁存后得到代表延时信息的温度计编码值来实现高分辨率的时间测量.提出了一种实用的高速时钟下(400 MHz)延迟线延时信息的锁存方法,并设计了FPGA时间数字转换电路及其延迟单元时间测量电路.测试结果表明,FPGA延迟线插入法可以将单点时间分辨率提高到80 ps,多次测量可达40 ps,对应距离分辨率为毫米级.将其应用于脉冲激光测距系统,进行了测距实验研究,给出了实验数据和测量误差分析,最终得到±10 cm的测距精度.     

对游标量具游标可互换性的讨论

本文对游标量具游标的不可互换的缺点、原因进行了分析，并提出改进方法。     

GPS授时信号同步方法研究与应用

针对卫星定位系统的校频和授时应用中的秒脉冲同步问题,提出了一种基于时间间隔测量和延迟线技术的精密脉冲同步技术方案,采用微处理器、时间间隔测量芯片和硅延迟电路,设计了测量控制电路,实现了脉冲宽范围精密同步,同步范围10ms,脉冲同步精度达到100ps,具有同步范围宽、同步精度高的特点。在基于GPS的精密校频授时中应用,实现本地时钟与GPS时钟精密同步。     

游标高度尺快速调零装置的研究与应用

游标高度尺因其价格相对低廉、示值稳定可靠在生产实践中被广泛应用,但其调零工作十分费时费力.本文将介绍一种游标高度尺快速调零装置,可满足日常检定测量中高效精准的要求,方法简便、实用.     

基于非稳定时间源的IEEE1588时钟同步技术分析与改进

针对IEEE1588标准对网络环境稳定性的较高要求,提出一种在时间源不严格稳定时的改进方法。通过在阈值范围内信任标准信号进行时钟调相并跟踪相位变化进行晶振频率修正,避免不稳定信号对同步精度及系统稳定造成影响。以Matlab结合VC++的软件仿真和Modelsim的硬件仿真表明,该方法使同步精度得到了提高,并保证了从时钟的稳定运行。     

基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

一种水声脉冲测距系统测时方法

水声脉冲测距系统中,测时精度决定了系统整体的测距精度。提出了一种基于三次样条插值的测时方法。该方法通过三次样条插值重新构建信号,精确求出每个载波周期的峰值,从而提取出信号包络。在对信号包络进行平滑后通过求解斜率最大值来估计时延。实验结果与理论分析是一致的,表明该方法对水声脉冲信号测时可以达到很高的精度。     

基于钟差建模的水下定位时延修正算法

针对同步定位模式中存在的钟差影响定位精度的问题,提出了一种适用于水声定位系统的同步时钟修正算法。对单个水下固定潜标的时延进行长时间观测,测量定位时延的变化量,建立了钟差修正模型,定位精度得到明显提高。此模型在海试试验数据中得到了验证,两个潜标的相对定位精度分别提高了31.1%和64.6%,且解算钟差模型系数与设备精度吻合,证明了算法的有效性与准确性。此修正算法对于水下固定节点标定精度的提高具有重要意义。     

A Picosecond Timing System

Subnanosecond resolution is possible in time interval measurement using the vernier principle. Such a timing system is described which is capable of resolving events occurring within a 12 ns interval to an accuracy better than 50 ps. Factors limiting resolution have been identified and their effect quantified.     

基于熵权法的卫星钟差预报研究

星载原子钟是全球导航卫星系统的核心设备之一,其性能及钟差预报精度直接决定着导航定位授时服务的精度。针对卫星钟差组合预报技术中子模型权值难以确定的问题,将熵权法引入到北斗卫星钟差组合预报中。对卫星钟差数据中的粗差、钟跳等异常值进行相频域组合探测,并使用滑动拉格朗日内插法进行修补,得到“干净”钟差序列。以灰色模型和二次多项式模型作为基础模型,构建基于信息熵这一新的评价指标的钟差组合模型,建立北斗卫星钟差熵权组合预报模型。使用武汉大学IGS数据中心发布的北斗精密钟差数据产品,分别进行了连续多天的短期预报和中长期预报试验,多天的平均试验结果验证了熵权组合模型在北斗卫星钟差预报精度和稳定性方面较传统组合模型均存在一定优势。     

基于开槽管腔的高信噪比铷原子钟物理系统

物理系统提供的原子鉴频信号信噪比是决定铷原子钟频率稳定度的关键因素。借助高频结构仿真软件,设计了一款内径为20 mm的开槽管微波腔。分析和测试表明,该微波腔内微波场磁力线沿腔轴方向均匀密集分布,可激励高强度铷原子微波跃迁。基于这种微波腔,设计出分离滤光物理系统。借助F-P干涉仪光谱测量,优化了滤光效果。测试表明,这种物理系统具备高信噪比,可用于制造频率稳定度为5.0×10^-13t^-1/2的铷原子钟。     

随机采样系统的误差分析和校正技术研究

在随机采集系统中,采用模拟内插技术可提高系统的等效采样率,但是模拟内插中的时间间隔测量电路会受到温度、器件特性、随机噪声等因素的影响,导致测时准确度降低,重建波形质量下降。分析了其中的主要误差的影响及来源,并提出通过相干平均、低通滤波等方法来降低误差,提高测时的准确度,实验结果表明波形的有效位数提高了约3 bit,信噪比提高了约2倍。     

一种原子钟组加权的优化策略

原子钟组集成技术广泛应用于计时系统中,以保持原子时标的准确性、稳定性和连续性。相同环境下的原子钟之间可能存在一定的相关性,这在一定程度上限制了原子时标性能。从原子钟组与其协方差矩阵的相关性出发,考察了相同环境因素对原子钟频率特性的影响,基于正则化理论设计了一种原子钟组加权方法。将该方法应用于中国计量科学研究院铯钟组,实验表明有效降低了原子钟组的输出频率不稳定性。     

电视信号中标准时间频率的应用

本文介绍了电视信号中标准时间、频率的应用 ,其中包括彩色副载波标准频率综合器、电视行同步标准频率综合器、采样保持鉴相器、电视标准时间数字钟等设备的研制。藉助这些设备 ,只要直接接收中央电视台 1、2或 4套节目的全电视信号 ,便可输出常用的标准频率和时间 ,可用于精密时间测量、计量和校频 ,也可作为标准频率信号源使用 ,其校频精度达 5× 10 - 12 / 30min ,时间同步精度在 1μs以下。     

原子钟钟差预测不确定度的建模与分析

钟差预测是原子钟时标产生和原子钟驾驭的关键环节。原子钟作为精准的信号源,其信号由确定信号部分和固有噪声即随机部分组成。氢钟和铯钟主要包含两种噪声,即调频白噪声和调频随机游走噪声,这两种噪声是产生预测不确定度的主要因素。根据原子钟数学模型补充推导出原子钟时差数据预测不确定度的数学表达式,并得出了钟组的最小预测不确定度,分析了钟组的台数对预测不确定度的影响。最后通过数据仿真验证了理论的正确性。