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.     

伽利略EPTS中原子钟频率稳定度与噪声类型分析

本文对伽利略系统实验精确授时中心(EPTS)中四台原子钟的主要特性进行了分析.首先基于原子钟的信号模型和时域上的实验测量数据,用Allan方差对各原子钟的频率稳定度进行了计算与分析.其次运用最小二乘算法对短期和长期的时域稳定度数据进行线性拟合,根据拟合斜率鉴别了影响EPTS中各原子钟的主要噪声类型.实验结果表明,EPTS中具有高短期稳定度的氢原子钟和三台高长期稳定度的铯原子钟满足在GSTB-V1阶段产生实验伽利略系统时间(EGST)的设计要求.     

基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的晶振驯服研究与实现

二级频标中恒温晶振(OCXO)成本较低，具有较高的短期稳定性，老化会影响时钟守时系统的工作精度和稳定性。全球导航卫星系统(GNSS)驯服晶振的方法结合了GNSS卫星授时长期稳定性高和本地晶振短期稳定性高的特点，实现了两者的优势互补，提升了晶振驯服系统输出频率的准确度和长期稳定性。基于GNSS驯服恒温晶振的硬件系统，设计了基于判别因子的野值剔除方法，改进了基于Sage-Husa的自适应卡尔曼滤波算法。驯服实验结果表明，算法提高了晶振驯服系统输出频率的准确度和长期稳定性，实验系统中恒温晶振频率漂移量的标准差降低了约99.01%,恒温晶振的长期稳定性的Allan方差提高了约3个数量级，达到6.181×10^-12。     

泛华恒兴推出高准确度卫星驯服铷原子钟同步时钟卡

近日,北京泛华恒兴科技有限公司（简称：泛华恒兴）新发布了一款PXI总线的卫星驯服铷原子钟同步时钟卡-PS-330。PS-330内置高精度铷原子钟作为时钟,采用先进快速校频算法对铷钟进行校频,     

小型频标与频率稳定度测量系统

在理解铷原子频标及时测量系统基本原理的前提下,提出了一种改进型的铷原子频标及频率测量系统,对该系统的设计方案进行了深入的剖析和讲解。分析各部件对系统频率稳定度的影响,设计出高精度的恒温控制压控石英振荡器、DDS频率源、调相电路、晶体管及阶跃二极管倍频电路、伺服电路等,优化电路设计和参数选择,实现优势组合与互补的铷原子频标系统。利用铷原子频标输出的标准频率信号作为测量系统的标准频率输入,引入DDS实现差拍法和多模式频差倍增法[1]相结合的方法,实现高精度的可测量各种频率的频率稳定度测量系统。     

任意频点双混频时差测量方法及仪器的研究

介绍了采用双混频时差法研制的任意频点比对测量系统,媒介频标采用DDS代替了传统的调偏振荡器,采用双混频时差法原理,研发一种1~30 MHz频率范围内任意频点的时差、频差比对分析系统。系统比对测量频率1~30MHz,采样时间100 ms~106s;本底噪声(1 s)为5MHz/10MHz优于5×10-13,其他频点优于1×10-12。测量系统通过软件算法可以测量稳定度、准确度、相位差、老化率。     

高精度频标比对及分析系统设计

为了解决频率时域参数短期特性和长期特性的高精度测量问题,基于频差倍增技术、无间隙连续采样技术和数字比相技术研制了高精度频标比对装置,建立了一套高精度频标比对及分析系统。依据检定规程,利用Visual Basic开发环境,编写了原子频标和高稳晶振的自动检定软件,在计算机控制下,可以实现稳定度、准确度、日波动、老化率、漂移率、开机特性、复现性等的自动检定、结果数据自动处理、证书打印等功能。     

GPS驯服铷钟频标数据处理方法研究

采用时间数字转换技术,设计了基于嵌入式计算机、高精度DA转换器、时间数字转换芯片和计算机测控软件的GPS驯服铷钟结构方案。对GPS定时信号进行测量和统计分析,根据其短期抖动量较大和长期平均无漂移的特点,对驯服铷钟的噪声滤波算法、频率偏差的解算方法、铷钟控制算法策略进行研究,提出了一种结合算术平均、滑动平均值滤波和最小二乘法拟合的数据处理方法和分部控制策略,克服了GPS定时信号脉冲抖动对驯服效果的影响,提高了驯服速度。用摩托罗拉M12TGPS接收机进行了实验,结果表明,系统具有较好的短期稳定性,在有效跟踪GPS9小时后,铷钟的平均频率准确度达到3×10-12量级。     

基于频差倍增法的多通道铯原子频标检定系统

在测控、导航、雷达等领域,为了保证时间和频率的统一,需要对时统的铷钟及高稳晶振等设备进行高精度频率测量.根据频差倍增法测试原理,以铯原子频率标准FTS4040A为核心,设计开发了一套多通道的铯原子频标自动检定系统.首先介绍了系统软、硬件的设计情况,分析了频率测量系统常用的频差倍增技术,然后对基于频差倍增法的测试原理以及系统的关键技术进行了较为详细的阐述.结果表明,系统实现了同时检定14台被检设备各项指标的能力,并提高了测量精度.     

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.     

基于氢原子钟组的复合控制算法的研究

原子钟组的控制算法对原子钟组的稳定度和准确度有着直接影响,良好的原子钟组控制算法对原子钟守时系统有着重要作用。为进一步提升原子钟的稳定度,在国内首次将钟差预测用于氢原子钟组控制中,提出了一种氢原子钟的预控制算法,并结合现行的滞后式控制算法,形成了对氢原子钟组的复合控制算法。用实际氢原子钟数据对复合控制算法进行了实验验证,验证结果表明,该复合控制算法的性能要优于现行滞后式控制算法。该复合控制算法的提出对提高我国原子时的稳定度有很好的推动作用。     

小波变换在原子钟相频跳变检测中的应用

原子钟相频跳变是制约标准时间信号准确度和稳定度的关键因素之一,它的分析和检测在守时系统自动化监控中非常重要.本文基于小波去噪和多尺度分辨方法,较好地解决了原子钟相频跳变的检测问题,研究成果具有较高的参考价值.     

高精度无间隙时频测量技术的研究

高精度无间隙时频测量技术是时频测量领域关键技术基础。本文概述了频率比对装置所采用的频差倍增和相位比较2种技术及其原理和技术实现。提出了高精度无间隙时频测量的新方法,用计数器由同一时基控制,2个计数器交替计数采样,一个计数器关门计数,另一个计数器开门计数,这样相邻2次计数之间没有时间间隔,把N个计数周期所采样的数据累加起来,实现了无间隙采样。将采样值累积,实现原子频标、高稳晶振长时间频率稳定度和频率漂移率的测量。采用高精度无间隙连续测量技术所研制的频标比对装置,不仅可以完成一般的频率信号的时域参数的测试,而且可以替代传统的比相仪。实践表明,新的方法与传统方法相比在测试精度和测试能力上有明显提高,不仅是频率信号时域参数长期特性和短期特性为一体的综合测量装置,也是时频测量和科研开发的理想工具,值得研究和分析。     

跳频码发生器的设计

系统以AT89S52单片机为控制核心,利用高速的FPGA(Cyclone)来发生DDS信号,并对跳频信号进行控制,完成对跳频码发生器的设计.跳频信号采用DDS滤波实现.系统跳频输出频率范围为10～15 MHz,单频输出时频率稳定度为1×10-5、频率精确度为1×10-6,最小频率间隔跳频为10 kHz,最大允许输入跳频点为50个,跳频速率高达100 000跳/秒.跳频点数和具体跳频点可由外界通过键盘输人给定.经测试,跳频速率较快,输出波形较好.     

PVR-000、PVR-001、PVR-201型模块式可编程电压基准源

中国电子学会电子测量与仪器咨询开发中心开发的PVR-000,PVR-001,PVR-201型模块式可编程电压基准源是一种全密封式固体组件,它提供了在常温下长期稳定度优于±1×10~(-6),输出电压从0～10V可调节的基准电压,并配有计算机接口。它可用于高精度程控电源、高精度A/D、D/A变换及高精度测量系统中,或与各种仪器配套,提高性能指标。输出电压短期稳定度:优于1.5×10~(-6)/小时,长期稳定度:优于±1×10~(-5)/24小时,     

基于改进GA-BP神经网络的压力传感器校准方法

针对压力传感器在实际使用过程中由于温度漂移现象导致输出精度不高的问题，提出了基于改进遗传算法(genetic algorithm, GA)优化反向传播(back propagation, BP)神经网络的校准方法。该方法主要改进了遗传算法的初始化种群和遗传算子，并引入了t分布扰动。将压力传感器模组的输出电压和温度电压作为输入，通过遗传算法计算出一组最优的初始权值和阈值并建立BP神经网络模型，最后将训练好的神经网络模型移植到传感器模组的调理芯片并进行实验验证。结果表明，该方法有效地降低了温度对压力传感器输出的影响，经过算法校准后压力传感器的全量程相对误差为0.01%FS,零点漂移为8.444×10^-6,灵敏度漂移为2.055×10^-6,校准效果优于其他算法。     

小波包分解算法及Kalman滤波进行原子钟信号消噪的比较

高精度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用,而要提高计算原子时的准确度,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一.为此,本文利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理,这样我们得到了平稳的原子钟信号,利用这些数据重新计算国家授时中心原子时TA(NTSC),计算结果表明经过消噪处理提高了TA(NTSC)稳定度和准确度;在文中还采用了目前用的比较多的Kalman滤波算法与之进行了比较,结果显示根据滤波强度的不同,此两种算法都可以达到所需要求.     

基于采样序列重构和频谱校正的通用电网闪变测量方法

当前闪变参数测量方法都假设在已知闪变调制波类型的前提下进行测量,然而实际闪变调制波类型无法提前预知,使得这些检测算法在实际使用时严重受限。为此,提出一种基于采样序列重构和频谱校正的通用电网闪变测量方法。该方法首先通过改进Teager能量算子提取闪变包络,再利用加Rife-Vincent窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法校正闪变包络的频谱以获得闪变临时参数。将所得临时参数重构出两类闪变调制波序列,通过两类重构序列与预设阈值对比以实现闪变调制波类型辨识,最后依据调制波类型辨识结果得到电网闪变实际参数。仿真实验与实际硬件平台的测试结果验证了算法的准确性和可靠性。在实际测试中,正弦波调制闪变和矩形波调制闪变的幅值相对误差分别小于7.3%×10^-1和1.9%×10^-1,频率相对误差分别小于8.0%×10^-1和9.8%×10^-2。     

AT1原子时算法的研究

原子时算法的选用将对原子时标的准确度和稳定度有着很大的影响.本文从AT1实时原子时算法的基本原理出发,结合中国计量科学研究院守时钟房中原子钟的实际情况,对AT1实时原子时算法进行了系统的研究,给出了其算法流程,特别是,对一些关键量进行了分析和数据验证,给出了期望钟组的计算方法,最后得到了期望的钟组计算结果.该结果表明,钟组时间的频率稳定度大大优于每台单个钟的频率稳定度,满足技术要求.     

锂离子扩散系数的测定及影响因素

锂离子（Li⁺）扩散系数是电池电化学仿真建模必不可少的参数之一。以锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）为研究对象,通过理论分析与实验测试相结合,采用恒流间歇滴定法（GITT）测定固相材料中Li⁺的扩散速率,解析Li⁺在固相电极充放电过程中的扩散行为。测得的Li⁺在活性材料中的扩散系数为10^-10～10^-12 cm²/s,主要集中在约10^-11 cm²/s;充电和放电过程中,Li⁺扩散系数都随着Li⁺浓度的升高而降低,但由于活性物质颗粒的形变,充放电数值存在较明显的差异;温度对Li⁺扩散系数影响较大,通过阿伦尼乌斯公式计算,得到Li⁺扩散的活化能为7.061 kJ/mol。