一种授时守时板卡设计及实现

针对用时设备高精度时频信号需求,设计了一种基于卫星导航系统(GNSS)的铷钟授时守时板卡.板卡利用导航接收机授时秒脉冲(1PPS)长期稳定度高的特点,结合铷钟优良的短期稳定度和低漂移率特性,以接收机1PPS为基准对铷钟进行实时控制,进而生成高精度时频信号,对外提供高精度时频服务.当卫星信号丢失后,根据历史驯服数据调整铷钟频率实现高精度守时.测试结果表明,板卡授时精度优于20 ns,驯服期间瞬时频率准确度优于2×10-10,守时精度优于1μs/d.     

北斗多模卫星导航在电力系统中同步授时研究

通过对在电力系统中应用北斗卫星导航系统进行定位、授时等的迫切性和可行性进行分析;提出了采用大规模集成电路和模块化设计,以高速芯片进行控制的北斗多模授时设备。射频通道全部采用芯片搭建,通过选型,选用了MAXIM公司的MAX2769ETI＋芯片作为射频芯片。数字基带处理主要在大容量的FPGA平台上完成。定位解算处理功能在DSP平台上完成。守时电路在单片机和FPGA上实现对晶振的驯服从而输出同步时间信息。最后,通过实验室测试得出该设备能够达到较高的授时精度。     

北斗多模卫星导航在电力系统中同步授时研究

通过对在电力系统中应用北斗卫星导航系统进行定位、授时等的迫切性和可行性进行分析;提出了采用大规模集成电路和模块化设计,以高速芯片进行控制的北斗多模授时设备。射频通道全部采用芯片搭建,通过选型,选用了MAXIM公司的MAX2769ETI+芯片作为射频芯片。数字基带处理主要在大容量的FPGA平台上完成。定位解算处理功能在DSP平台上完成。守时电路在单片机和FPGA上实现对晶振的驯服从而输出同步时间信息。最后,通过实验室测试得出该设备能够达到较高的授时精度。     

电网时钟系统的北斗/GPS双模同步技术研究

现代电力系统覆盖范围广,各种系统和自动化装置都要求严格的时钟同步;目前应用于我国电网中的时间同步技术主要是基于美国全球定位系统(GPS)的卫星授时;从电网的安全性和稳定性出发,对基于北斗/GPS双模授时的时间同步技术进行了研究,设计了采用多同步源自适应同步技术,北斗、GPS和本地高稳恒温晶体振荡器(OCXO)互为热备的时间同步系统;该系统时间同步精度优于±0.1μs,守时精度优于1 μs/min,符合电网时间同步系统技术要求,具有一定的实用价值和推广应用价值.     

基于PCI-E总线的北斗导航授时卡Linux驱动设计

为提高Linux系统时间的精确度,设计了PCI-Express接口的北斗授时卡以及驱动程序;授时卡通过北斗卫星导航信息接收模块接收时间定位信息并输出至FPGA(Field－Programmable Gate Array,现场可编程门阵列),FPGA利用状态机检测出时间位置信息,并存入IP核创建的虚拟双口RAM中;当PCI-E驱动芯片接收到读取当前时间命令时,将虚拟双口RAM中时间数据传输至PCI-E总线供上位机读取;实验编写了Linux系统设备驱动程序,包括驱动的编译、加载,利用图形界面开发工具GTK+编写授时测试软件;打开授时测试软件,通过指令使能授时卡PCI-E驱动芯片硬件中断,检测到FPGA输出的中断信号,测试软件进去中断服务程序读取PCI-E总线上的时间信息,并在目标栏中显示;试验结果证明:在Ubuntu Kylin系统平台下授时测试软件运行稳定、界面简洁,且授时精度达到100纳秒。     

一种高可用北斗授时装置设计与实现

针对常见北斗授时设备存在的输出信号类型固定不变、输出信号路数相对较少的问题,提出了一种北斗授时链路时延模型,在介绍北斗授时相关原理的基础上,设计实现了一种输出信号类型可按照用户需求配置的高可用北斗授时装置,并开展了实验验证。结果表明：研制的北斗授时装置可实现高精度的10MHz、1pps、B码、NTP、PTP等多种体制的授时服务,其输出信号的可配置设计极大的提高了装置的可用性,可满足大多数应用场合的授时应用需求。     

嵌入式多模授时定位设备的设计与实现

研究并设计了一种授时定位设备,该设备不仅具备北斗、GPS卫星导航系统移动终端的各种功能特性,而且结合了B码、外校时等辅助授时功能,除此之外,还实现了高精度自守时功能.在硬件设计上,采用嵌入式ARM体系结构进行了经济型设计,同时充分考虑了可靠性和维修性设计;在软件设计上,采用嵌入式Linux操作系统,在完成功能性设计的同时,实现了多模授时方式的灵活切换,并提供了设备两种级别的故障诊断测试,极大地提高了设备的可靠性和维修性.     

基于北斗系统的建筑设备物联网定位模块研制

为实现对于建筑物联网设备地理及时间信息的获取,完善建筑设备物联网技术,为地质灾害提供受灾程度及受灾区域信息,提出北斗卫星导航技术在建筑设备物联网中的应用方案。在山东建筑大学物联网实验室设计的建筑设备物联网系统平台的基础上,研制基于北斗系统的建筑设备物联网定位模块,实现对建筑物联网设备的定位及授时功能。其硬件设计主要采用STM32F100C8 ARM7主控芯片、CC1100射频收发芯片及UM220北斗卫星导航模块。通过软硬件开发,实现了建筑设备物联网技术与北斗卫星导航技术的有效融合,将在地质灾害救援中发挥重要作用。     

基于北斗卫星通信的射频收发系统设计

我国海上的导航、定位、电台、勘探等应用和业务都与北斗卫星密切相关,但由于海上气候条件恶劣,海面的不平坦性以及特殊的地理和电磁特性等原因,会对北斗卫星的信号产生严重的影响。本文设计了一款轻量化、低功耗、高性能的多频段射频前端系统。该设备由1615MHz、2004MHz两路发射和1575MHz、1176MHz两路接收单元组成。在放大功率、隔离度等各项设计参数满足指标的同时,还具备输出功率可调、功率放大器开关可控、驻波比告警等功能。设备位于天线与终端设备之间,实现基于北斗卫星系统的海上通信,提供稳定可靠的通信链路。     

基于ZeroMQ的仿真时间同步系统设计

分布式仿真系统中,位于不同位置的仿真节点获取一致的仿真时间对于系统正常运行至关重要。为了满足分布式仿真系统中时间同步的需求,笔者基于ZeroMQ设计了一种仿真时间同步系统。该系统采用服务端授时、本地守时的时间管理策略,具有通信开销小、同步精度高、时间可控等特点。经试验验证,该时间同步系统完全满足仿真系统的时间同步需求。     

钻井燃油罐液位自动监测系统

首先对钻井燃油罐液位自动监测系统进行了总体结构设计,然后以STC单片机为主控制器,通过GPS卫星定位器进行井场位置定位,利用温度监测模块对各个箱体的温度进行实时测量,另外通过液位监测模块实时监控油罐液位的高度值,出现异常情况时,及时报警.所有数据信息通过GPRS通讯模块实时传至控制中心,由此实现油罐液位监测功能.     

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别与抗干扰方法,以无失真地利用BDS信号。对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号。设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别。并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果。实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52dB。     

双模块定位信息采集和显示系统设计

针对卫星定位系统在生产生活中广泛应用的现状,提出一种基于北斗/GPS双模块的定位信息的采集与处理系统.以C8051F007单片机作为定位信息采集与处理的核心,完成了北斗/GPS双定位模块BD-126与单片机的接口电路、 OLED显示模块电路、DC-DC升压电路的设计,以及相应的软件系统设计,将采集到的数据在OLED显示和上位机PC端进行显示.测试结果表明,该系统能够实现定位信息的采集,并成功在OLED显示屏和PC端进行显示.     

基于北斗卫星通信定位的战斗机队形指挥控制系统设计

目前设计的战斗机队形指挥控制系统数据匹配度低,指挥性能较差;为了解决上述问题,基于北斗卫星通信定位设计了一种新的战斗机队形指挥控制系统,对系统的硬件和软件进行优化设计;硬件主要由定位器、指挥器、信号接收器和监控器组成,选用HD-38型号的定位器,提高定位精度,采用HD-72X型号的指挥器,增强系统的整体指挥模式,同时在信号接收器上设置单频、双频、三频3个模式,利用UPS续航电源对系统进行供电,从而提高系统的储电能力;通过控制战斗机的队形变换、队形保持以及队形控制来完成战斗机队形指挥控制;实验结果表明,基于北斗卫星通信定位的战斗机队形指挥控制系统能够有效提高系统的数据匹配度,提升战斗机队形指挥控制效率,增强指挥性能.     

北斗短报文与固定电话语音 通讯服务系统设计

北斗三号系统已于2018年12月完成建设,并开始提供全球服务,北斗短报文应用也即将覆盖全球。由于一些特殊环境并没有北斗系统专用的接收机,配备接收机也很不方便,为了使通信联络正常,基于北斗一号用户机数据接口2.1协议,以STM32系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件、软件两部分入手,对北斗短报文与固定电话语音通讯服务系统进行了研究与设计。该系统利用北斗电话网关实现北斗短报文与固话座机或移动电话的互联互通,解决了在没有接收机的特殊环境或者不使用接收机的情况下,无法进行正常通信联络问题,以及基于北斗短报文通信的安全性、可靠性、局限性问题,同时扩展了北斗短报文的通信应用范围。     

基于北斗/iNEMO惯性模块的机器人运动姿态解算方法

基于北斗/iNEMO惯性模块研究了一种组合式机器人运动姿态测量系统和解算方法。设计了以ARM为核心的嵌入式组合姿态解算平台,通过四元数法和卡尔曼滤波技术,对iNEMO惯性组件测量数据进行融合,进而在高动态环境中实时解算出机器人的运动姿态。同时,以北斗接收机输出的1PPS上升沿脉冲作为数据融合的同步信号,并利用其输出的导航信息辅助iNEMO惯性模块实现精对准。测试结果验证了设计方案的可行性和正确性,为机器人姿态解算提供了一种高精度、高稳定性、小体积、低功耗的解决方案。     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。     

基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计

针对传统航天测控频段故障诊断方法受到信息传输时延影响而导致诊断精准度低的问题,提出基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计;硬件结构设计了判断故障类型的波头信号检测模块;通过地面接收机接收卫星发出的微弱信号,计算本机晶振脉冲数,以此修改北斗卫星通信数据;利用北斗授时模块,保证了输出时间的准确性,避免了延迟问题;软件部分用逻辑推理设计航天测控频段故障诊断流程,并使用北斗卫星诊断技术,纠正误差;由实验结果可知,该系统信号线松动脉冲信号诊断结果与实际情况一致,陀螺输出角度量漂移与实际值一致,误差为0,具有精准诊断结果.     

基于ARM的GPS/无源北斗互备PMU研究与设计

介绍了同步相量测量单元,在广域测量系统中实现对电力系统各个节点数据的同步采集和相量监测。分析了利用北斗信号的必要性和可能性,设计基于ARM处理器与DSP处理器相结合的双CPU的结构,完成对GPS信号和北斗信号的采集和处理,实现PMU单元的实时数据信息采集及时标数据的发送和接收,与以太网络连接。     

基于北斗通信的RTU远程监控系统

以某导弹发射装备信息采集记录装置改进项目为背景,本文针对远程控制中心对装备状态信息监控和评估的实际需求,设计了一种基于北斗卫星通信RTU(Remote Terminal Unit)远程监控系统。该系统可以实时采集到装备的状态信息并对采集的数据进行高速处理,通过北斗通信终端定时向控制中心发送采集状态数据,同时控制中心也可以发送指令随时调取状态数据。经测试结果表明,该系统具有良好的稳定性、实时性、可靠性和低能耗的特点,可实现远程监控和数据采集以满足装备的远程管理需要。