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GNSS和ZYNQ的恒温晶振驯服装置研究

为了提高恒温晶振频率的准确度和稳定度,设计了基于ZYNQ技术的GNSS驯服恒温晶振频标装置。在ZYNQ的PL端采用粗测量加细测量的方法测量时间,PS端使用奇异值剔除与滤波算法对测量数据进行处理,实现恒温晶振频率的驯服和时间跟踪。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。通过实验测试,对恒温晶振驯服前后的数据进行多次比对,结果表明其平均频率准确度达到1.09×10^-12,频率稳定度达到8.56×10^-12,其稳定度提升了两个数量级。     

基于M估计卡尔曼滤波的GPS校频系统频差处理方法研究

在采用GPS卫星信号驯服地面晶振方法设计的频率源中,GPS与晶振的频率差信号存在噪声干扰。利用标准卡尔曼滤波算法直接对频率差信号进行滤波处理,信号噪声中的野值会影响滤波精度。提出一种基于最小和函数估计卡尔曼滤波方法,通过该M估计的影响函数导出加权矩阵,判别频差信号是否为野值,进而对滤波新息进行修正。在某GPS校频系统中的应用表明,野值对滤波精度的影响得到有效抑制,系统输出频率准确度优于5.0×10~(-12)。     

基于GPS驯服技术的高稳频踪设计

针对高稳定度频标在国民经济发展中有着巨大需求,提出一种基于GPS驯服技术实现的高稳频踪设计方法.与传统的驯服技术相比较,该方法采用数字锁相环加Kalman滤波算法来实现恒温晶振跟踪GPS,综合了GPS秒脉冲的较高长期稳定度和恒温晶振较高短期稳定度的优点,既滤除GPS秒脉冲的随机误差,又解决GPS失锁时恒温晶振无法保持高频率准确度输出问题.结果表明,该方法能够实现了较高的频率准确度和稳定性,输出的频率准确度优于5×10-11,能够用于时间频率的测量基准.     

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.     

基于GPS驯服技术的高稳频踪设计

针对高稳定度频标在国民经济发展中有着巨大需求,提出一种基于GPS驯服技术实现的高稳频踪设计方法。与传统的驯服技术相比较。该方法采用数字锁相环加Kalman滤波算法来实现恒温晶振跟踪GPS,综合了GPS秒脉冲的较高长期稳定度和恒温晶振较高短期稳定度的优点,既滤除GPS秒脉冲的随机误差,又解决GPS失锁时恒温晶振无法保持高频率准确度输出问题。结果表明,该方法能够实现了较高的频率准确度和稳定性,输出的频率准确度优于5×10^-11,能够用于时间频率的测量基准。     

基于TDC的二级频率标准驯服算法

利用全球定位系统(GPS)接收到的秒脉冲(1PPS),对常见的二级频率源温补晶振(TCXO)和相干布局囚禁(CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案,利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频1PPS与GPS接收机收到的1PPS时间差,实现本地信号相对GPS时间信号的锁定。锁定之后,TCXO实现了万秒稳定度为8.5×10^-12,驯服后3.5×10⁴ s的平均频率准确度提升至5倍以上。此外,深入研究了CPT原子钟的噪声模型,在Matlab上对其进行仿真,建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系,对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波2种滤波测频方案对CPT原子钟的驯服效果,频率稳定度在5×10⁴ s时有一个数量级的提升。     

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。     

基于比时法的晶振频率测量建模与分析

受器件老化、随机噪声等因素影响,晶振频率变化较复杂。以GPS秒脉冲作为测量标准,构建了晶振频率随时间变化的测量系统,通过对测量数据进行一元回归统计处理,分离出了晶振实际频率与其标称频率的相对偏差及晶振的各种随机误差,并分析了这两种误差对晶振准确度及稳定度的影响。该方法可为频率源误差测量分析提供借鉴作用。     

一种多周期测量频率的方法及应用

利用多周期测量方法,通过对信号进行分频准确测量出气压传感器输出信号的周期和频率。利用P89LPC935内部的A/D转换器测量环境温度进行温度补偿,选取准确度优于5 ppm的晶振,测量周期的误差最小可控制在0.001 1μs。该测量方法成功地应用于与河南省气象局合作开发的自动气象站中。用多周期测量的方法快速准确测量信号的频率(周期)基于2个条件:信号是连续的;单片机的晶振必须使用外接的高精度、高稳定晶体振荡器。