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。     

基于GPS的恒温晶振频率校准系统的设计与实现

针对目前广泛对高精度频率源的需求,利用FPGA设计一种恒温晶振频率校准系统。系统以GPS接收机提供的秒脉冲信号为基准源,通过结合高精度恒温晶振短期稳定度高与GPS长期稳定特性好、跟踪保持特性强的优点,设计数字锁相环调控恒温晶振的频率。详细阐述系统的设计原理及方法,测试结果表明,恒温晶振的频率可快速被校准到10 MHz,频率偏差小于0.01 Hz,具有良好的长期稳定性,适合在多领域中作为时间频率的标准。     

基于晶振频率补偿的高精度数字时钟设计

为解决普通晶振频率长期漂移量较大的问题,提出了一种用GPS秒脉冲对晶振脉冲在线自动测量及修正,从而产生本地高精度时钟的方法,据此设计了一种基于单片机和CPLD的智能自校准数字时钟系统。介绍了时钟产生及校准模块、鉴相及相差测量模块等硬件电路组成和数据采集、晶振误差补偿算法实现等软件设计。该系统在需要较高精度时间显示的场所具有实际应用价值。     

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。     

一种同播发射机的基准频率源设计

根据同播系统对同播发射机的要求,提出了一种利用GPS秒时钟修正晶体振荡器频率漂移,实现高稳定度基准频率源的方法.该方法根据数字锁相原理,采用CPLD作数字鉴相器,通过测量GPS秒时钟与压控晶体振荡器(VCXO)时钟间的相位差,并将其转变为直流电压控制晶振频率,取得了频率稳定度优于2×10-9的成果,已成功应用于同播发射机中.     

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。     

分布式多通道同步采集系统设计

为实现分布式微震采集系统中各个采集终端之间和同一采集终端多个通道之间的同步,设计了一种分布式多通道同步微震信号采集系统。利用了ADS1278解决了同一采集终端多通道之间的同步采集问题,同时使用GPS时钟同步的方法解决了不同采集终端间的同步问题,在GPS设计中提出了时钟分相算法测量1PPS信号和本地秒脉冲时间误差,通过PID算法计算得到恒温晶振的频率偏差控制量来调整恒温晶振,最终使1PPS信号和本地秒脉冲信号高精度同步,从而实现不同终端之间的采样时钟同步。实验结果表明,不同数据采集终端之间的同步精度优于500ns,实现了分布式多通道同步信号采集。     

GPS驯服CPT原子钟方法研究

本文针对全球定位系统（GPS,Global Position System）接收机输出秒脉冲（1PPS,1 Pulse Per Second）信号的特点,以及相干布居囚禁（CPT,Coherent Population Trapping）原子钟输出频率信号的特性,设计并实现了GPS驯服CPT原子钟方案.我们建立了适合抑制1PPS信号抖动的卡尔曼滤波模型,通过理论推导和计算获得了相应噪声参数,并采用卡尔曼滤波器与平均滤波器相结合,对CPT原子钟输出频率实施滤波处理,并用GPS接收机输出的1PPS信号实施频率校准,所实现GPS驯服的CPT原子钟输出频率的中短期频率误差降低半个量级,天频率稳定度提高一个量级.     

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。     

GPS/GLONASS同步的可编程逻辑实现

给出了一种用于第三代移动通信系统(3G)CDMA2000基站的时钟同步方案。由一个双星接收卡接收GPS/GLONASS标准秒信号作为整个时钟同步系统的参考,分两级锁相环实现:第一级锁相环采用软件锁相,输出10MHz信号作为第二级锁相环的参考源,第二级锁相环为2个模拟锁相环,分别输出16fc和48fc(fc=1.2288MHz)。2S信号由16fc分频得到。这种设计保证了输出时钟的长期稳定性和短期稳定性,满足协议所规定的同步精度。详细介绍了数字鉴相器、2S产生电路、相差检测及控制电路的电路设计和有关仿真结果。     

一种GPS/INS组合导航缺星情况下的方法研究

为了提高GPS/INS组合导航系统在卫星信号缺失情况下的导航精度,采用基于伪距、伪距率的非线性紧组合模型,利用虚拟卫星法构造虚拟观测量,与真实观测量一起参与滤波。针对非线性滤波应用中的问题,采用强跟踪滤波原理和均方根策略对CKF进行改进。通过仿真实验,验证了改进算法和虚拟卫星法的可行性,在卫星信号缺失情况下可以提高导航精度,提高了组合导航适应复杂环境的能力。     

基于GPS技术进行精确授时的方法

本文研究了GPS精确授时系统结构以及静态和动态环境下进行精确授时的方法.在静态环境下,利用伪距和载波相位进行授时,我们通过仿真得出了使用这种方法的授时精度.在动态环境下,GPS信号发生失锁现象会导致授时精度大大降低,使用秒脉冲和高精度晶振进行精确授时可以大大提高高动态情况下的授时精度,我们通过仿真分析了使用高精度晶振辅助授时对精度的影响.     

CDMA2000基站GPS/GLONASS同步的可编程逻辑实现

给出了一种用于第三代移动通信系统(3G)CDMA2000基站的时钟同步方案。由一个双星接收卡接收GPS/GLONASS标准秒信号作为整个时钟同步系统的参考,分两级锁相环实现。该设计保证了输出时钟的长期稳定性和短期稳定性,满足协议所规定的同步精度。详细介绍了数字鉴相器、2s产生电路、相差检测及控制电路的电路设计和有关仿真结果。     

卡尔曼滤波在原子钟驯服中的应用

利用授时型接收机的秒信号驯服原子钟,可以提高原子钟的长期稳定度。由于接收机受各种噪声的影响将导致得到的铷钟相对于星钟频差数据不精确。本文设计了一种应用于校频系统的卡尔曼滤波算法,卡尔曼并采用FPGA内嵌ARM处理器对算法进行了验证,多次采样的数据滤波处理得到了满足要求的频差数据,为校准铷原子钟创造了条件提供依据。