基于GPS与恒温晶振的瞬变电磁同步时钟系统

针对恒温晶振长期稳定性差和GPS易受干扰、短期稳定性差等问题,设计了基于GPS与恒温晶振的瞬变电磁同步时钟系统。该系统采用"ARM+CPLD"的模式作为核心处理单元,以GPS的秒脉冲信号为基准,采用频率偏差测量模块在2个相邻的秒脉冲之间对高频信号的晶振频率进行检测,并采用自适应PID控制器实现对恒温晶振输出频率的调节,有效地解决了因单个频率偏差过大而影响恒温晶振控制电压精度的问题,提高了系统的稳定性;以秒脉冲信号为计时器,定时对分频器进行复位操作,实现了恒温晶振累积误差的自动消除,保证了输出信号相位的同步。测试结果表明,该系统实现了瞬变电磁发射机和接收机的高精度同步,在GPS信号正常的情况下,同步精度约为270ns;在GPS信号丢失的情况下,同步精度约为350ns。目前该系统已成功应用到瞬变电磁探测系统中,大量应用结果表明,该系统稳定性好,同步精度高。     

Linux下的PCIE同步时钟卡的设备驱动程序开发

为了给系统提供准确的同步时间,向各种自动化装置(如故障录波和数据采集等设备)提供高精度同步绝对时标,能够统一系统中各部分的时间基准,可以在系统发生故障后,为分析故障的情况及开关动作的先后次序提供有力的依据；因此设计了GPS+北斗双系统接收机制作而成的同步时钟源,可接收美国GPS(全球定位系统)卫星和我国北斗卫星发出的定位和时间信息；采用了当今计算机最新PCIE总线用来将计算机与时钟卡进行通讯,获取时间信息；介绍了Linux下PCIE同步时钟卡的驱动程序设计,简要分析了同步时钟卡的系统框架和工作原理,详细阐述了Linux下字符设备驱动开发流程,最后完成了Linux下PCIE设备驱动程序的开发和实现；通过实验验证了驱动程序的完备性和正确性,能够准确读取GPS或者是北斗系统接收机的时间信息。     

基于GPS授时的脉冲峰值采集系统

该系统用于提取脉冲信号峰值的幅度与时刻。系统硬件部分包括GPS接收机、GPS时钟模块、脉冲峰值采集卡及工控机。其原理为脉冲峰值采集卡以GPS接收机的1 PPS脉冲上升沿为秒起点,以设定的时间窗宽分段查找输入的最大值并记录其对应的秒内精确时刻,完成脉冲峰值的采集与峰值时刻的记录,为保证脉冲峰值时间的准确度,系统的50 MHz采样时钟也由1 PPS脉冲校准。实验验证了该系统能准确地捕捉脉冲的峰值时刻。     

光载GPS一机多天线系统的实验验证

基于GPS的姿态测量和结构健康监测系统具有速度快、精度高、可连续工作等特点,传统结构主要使用电缆连接天线和接收机。本文实验论证了一种光载GPS一机多天线系统。利用体积小、质量轻、损耗低、抗电磁干扰的光纤代替电缆,实现了天线与 接收机之间的高质量连接,拓展了该系统的基线长度和测量区域;同时,在同一接收机中引入多个同步解算模块,避免了传统一机多天线系统信号切换时引入的周跳,从而大幅降低了数据处理算法的复杂性,提高了整体系统的效率和测量精度。实验结果表明,所提出的光载GPS一机多天线系统能精确测量出基线向量,且测量精度达到毫米量级,在飞行器姿态测量和建筑物结构健康监测等方面具有潜在的应用性。     

利用GPS接收机实现多传感器同步工作的两种方法

多传感器同步工作是航空遥感发展必须解决的一个问题,提出了用GPS接收机实现同步的两种方法,一种是用GPS接收机的UTC时间同步,一种是用GPS接收机上带有的和1PPS脉冲同步的频率通过分频同步,并分别指出了两种方法的适用范围。     

基于mesh结构的FHOFDM同步和信道估计算法

针对海洋中无法设立传统基站对舰船通信进行辅助的问题,提出了mesh结构下的跳频正交频分复用系统.为了提高通信时的同步检测概率和系统误码性能,提出了快速有效的同步和信道估计算法.基于IEEE802.16d-2004标准,提出了改进的前导码结构.使用了GPS秒脉冲来修正的系统参考时钟,将时钟频率漂移由30 ppm降至0.01 ppm.给出了海面舰船移动通信时的频率时间双选择性衰落信道模型,并基于该模型提出了基于互相关函数和自相关函数联合判定的定时同步方法,通过峰值的判定可以将同步偏差控制在10个采样周期以内.使用了计算量较小的导频辅助线性插值信道估计算法,保证了接收节点能够快速的计算出有效的信道估计值.仿真结果表明所提出的定时同步和信道估计算法可以在60 km/h的移动速度下满足系统的定时同步和误码率要求.     

基于模糊控制的高精度时钟同步系统

电网输配线故障定位对电网故障排除及供电保障有至关重要的作用。位于输配电线路两端的行波故障定位设备的同步误差决定了故障定位的基本精度。沿用GPS作为时钟同步基准，以FPGA+VCO替代传统方法的MCU+固定频率晶振构建高精度时钟同步系统，提高了系统同步精度并消除了晶振老化、器件温漂等带来的长期稳定性问题；通过模糊控制提高了系统同步速度。构建的系统同步精度优于±25 ns，同步速度（系统从接收到同步源（GPS秒脉冲）至系统时钟调整锁相完成所需时间）少于90 s。     

基于GPS时钟同步的计时脉冲信号发生器设计

为实现分布式测量的高精度时统,将广泛应用的GPS技术应用于时间同步上,提出了一种利用GPS秒脉冲时钟的信号发生器设计方案.该方案采用U-BLOX公司的RCB-4H GPS模块轴出秒脉冲信号作为同步信号,ALTERA公司的MAXⅡ系列CPLD芯片作为核心控制器实现计时脉冲产生和申口通信功能,通过软、硬件设计,开发出了基于授时型GPS模块的计时脉冲信号发生器系统.试验数据表明:系统运行稳定可靠,脉冲精度高,为无线电信标的高精度定位提供了侧试手段和基础.     

不需辅助信息的室内GPS信号捕获算法

弱GPS信号的捕获要花费大量的时间。减小捕获时间能改善GPS接收机冷热启性能,同时保证送给跟踪程序的捕获结果是准确、可靠、及时的。差分相干的联合检测算法可以不需要辅助数据,在200ms内捕获到-177dBW的GPS信号,且避免了FFT操作。提出一种基于差分相干的自适应门限捕获算法,其接收门限能根据接收卫星信号功率进行自适应调整,且满足系统设定的误捕率。     

GPS姿态系统中周跳的检测及修复方法

讨论了利用GPS载波相位信号测量载体姿态中出现的周跳问题及解决方法。首先根据静态情况下GPS载波相位信号的特点提出了一种基于外推法的周跳检测和修复方法。在此基础上又用故障检测的原理提出了一种利用冗余双差载波相位观测量的周跳检测和修复方法，该方法可以应用于动态情况，其适用条件是要求相邻历元至少有4颗卫星锁定，并且整周模糊度已经固定。文中利用实测数据对提出的方法进行了验证，结果表明两种周跳检测及修复方法是有效的，在GPS姿态系统中，综合运用这两种方法可大大减少系统的初始化次数。     

行波故障测距装置现场校验技术研究

为解决行波故障测距装置的现场检测问题,本文讨论了行波测距装置的测距原理,分析了行波测距装置内双端测距的测距方法,研究了故障行波信号特性及电流互感器及二次电缆等二次传变回路对故障行波传递的影响,探究了一套针对行波测距装置的现场校验平台和方法。检测平台主要包括基于高频线性电流放大器为基础的故障行波再现装置、电磁暂态仿真软件以及GPS卫星同步装置。高频线性电流放大器作为故障行波再现装置,至少能同时输出多路高频电流且配备GPS卫星同步系统,以及考虑了二次传变回路的基于电磁暂态仿真软件的故障模拟仿真系统。检测结果验证了现场校验方法和平台的可行性和正确性。行波测距装置现场校验能够有效发现行波测距装置的技术缺陷、检测行波测距装置测距精度及可靠性。     

一种基于可重用激励发生机制的SoC验证平台

在系统芯片的设计中,传统的激励发生机制耗费人工多且难以重用,严重影响了仿真验证的效率。针对此问题,构建了一种基于可重用激励发生机制的虚拟SoC验证平台。该平台利用可重用的激励发生模块调用端口激励文件,仿真时将端口激励文件转换成对应于验证电路端口的时序信号。通过对通用同步/异步串行接收/发送器、中断及定时器等功能模块的验证,证明了激励发生机制具有较强的可观察性、可控制性及可重用性。验证结果分析表明,在验证不同的功能点时仅需修改固件及端口激励文件,使验证平台在重用时减少代码修改量,提高了灵活性和验证效率,缩短了系统芯片的验证时间。     

车载卫星接收器的快速找星和跟踪控制系统设计

设计了一种以工业PC机为核心的卫星搜索与跟踪控制系统，该系统采用GPS接收机和电子罗盘HMR3000实现卫星快速的搜索。论文叙述了系统各个部分的工作原理、设计方法以及搜索与跟踪控制的工作过程。经实践验证，该系统可以实现自动控制接收天线的转向并锁定某一个同步通信卫星，以获得最佳的通信信号。     

基于无线网络的辅助GPS客户端设计

针对传统全球定位系统(GPS)在卫星信号微弱时定位情况差的问题,提出基于通用分组无线服务(GPRS)网络的辅助GPS定位方法。该方法通过在GPS模块中增加通信协议,实现GPRS无线通信功能,并利用GPRS传输辅助GPS所需的信息。介绍系统硬件组成及网络传输协议的软件设计。测试结果表明,该系统连接上网速度快,提高了GPS接收机在弱信号情况下的捕获能力,加快了GPS接收机的定位速度。     

车载快速搜索/跟踪卫星的控制系统设计

设计了一种由AT89C51单片机组成的卫星搜索与跟踪控制系统,该系统采用GPS接收机和电子罗盘HMR300实现快速的搜索.叙述了系统各个部分的工作原理、设计方法以及搜索与跟踪控制的工作过程;经实践验证,该系统实现了自动控制接收天线转向并锁定某一个同步通信卫星,以获得最佳的通信信号.     

基于GPS授时的异地同步数据采集系统

基于GPS授时的异地同步数据采集系统用于对分处异地的数据采集设备进行精确同步.系统硬件主要包括GPS接收机、美国NI(National Instruments)公司生产的PXI工控机、PXI6608计数器/定时器和PXI4472数据采集卡,软件使用LabVIEW进行编程控制.该系统原理为通过GPS接收机对PXI6608计数器/定时器授时使其在某一时刻产生脉冲来触发PXI4472采集卡进行数据采集.实验证实了该系统精确的同步性能.     

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.     

Asynchronous interconnect for synchronous SoC design

System-on-chip (SoC) designs integrate a variety of cores and I/O interfaces, which usually operate at different clock frequencies. Communication between unlocked clock domains requires careful synchronization, which inevitably introduces metastability and some uncertainty in timing. Thus, any chip with multiple clock domains is already globally asynchronous. We have devised a more elegant and efficient solution to the multiple-clock-domain problem. Instead of gluing synchronous domains directly to each other with clock-domain bridges, we use asynchronous-circuit design techniques to handle all clock-domain crossing as well as all cross-chip communication and routing. The phase-locked loop (PLL) and clock distribution can be entirely local to each synchronous core, easing timing closure and improving the reusability of cores across multiple designs. Our solution, Nexus, is a globally asynchronous, locally synchronous (GALS) interconnect that features a 16-port, 36-bit asynchronous crossbar. The crossbar connects through asynchronous channels to clock-domain converters for each synchronous module. To ensure that Nexus will work robustly in a commercial application, we developed and applied many verification and test strategies, including novel variations of noise analysis, timing analysis, and fault and delay testing.     

基于VB6.0的函数信号发生器自动检定/校准系统的开发

详细介绍了基于VB6.0的函数信号发生器自动检定/校准测试系统的组成及工作原理、测控软件的开发设计、测控程序主要功能的实施。重点介绍了测控软件的编程语言设计、测控软件构成、测控软件主要功能模块、测控模块程序流程图。其开发过程不仅适用于函数信号发生器自动检定/校准系统的开发,还可适用于其他专业的自动测试系统的开发。