基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术研究

以卫星网络为核心的天基信息网络是现代通信网络的主要发展方向,卫星网络的高精度时频同步是天基信息网络正常运行的基础,也是卫星应用研究必不可少的前提条件;针对天基信息网络的时频同步问题,对基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术进行了研究,通过相邻卫星节点建立的星间测量链路,实现了高精度时钟同步;进行了天基时频同步网建模与仿真系统的需求及功能组成的分析,完成了卫星网络场景仿真以及一致性时钟同步方法的仿真,仿真结果表明,逻辑时钟的时间偏差优于0.1 ns,相对频率偏差优于1e-10,时间间隔误差优于0.1 ns,时钟偏差优于10 ps@1000 s,阿伦方差优于1e-15@1 h。     

基于UWB的无线网络精密时钟同步设计

针对无线集群网络对低代价精密时钟同步的需求,设计了基于恒温晶振(oven controlled crystal oscillator, OCXO)和超宽带(ultra wide band, UWB)的无线网络亚纳秒级时钟同步系统。系统能够测量与矫正UWB模块与OCXO模块之间的相位偏移,将UWB模块的时间基准精确地溯源到OCXO,降低了系统时钟相位的不确定性。同时,构建了低尺寸、重量、功耗和成本(size, weight, power and cost, SWaP-C)时钟的高阶模型,设计了动态双单向测量机制与基于Kalman滤波器的动态时频估计方法,从而减小了时钟频率偏差和漂移等动态特性对同步的影响,实现亚纳秒级的无线网络时钟同步。实验表明,系统时频同步方法收敛迅速,同步精度优于0.15 ns。     

北斗新体制BOC B1C导航信号模拟与生成

卫星导航信号模拟与测试作为全球卫星导航定位系统研制建设及导航接收机厂家测试验证的必要环节,其相关技术的进步集中反映了一个国家卫星导航系统建设和应用的水平。随着北斗新体制BOC信号的应用推广,给导航信号模拟与测试又提出了新的要求和挑战,基于伪距迭代和时延滤波技术,实现了对北斗新体制BOC B1C信号的基带生成,并利用开源软件接收机平台对自生成的基带信号进行了捕获、跟踪、解调、定位解算,定位结果显示,三维定位误差方差优于0.74 m,二维定位误差方差优于0.43 m,该模拟信号能够满足测试要求。     

大误差条件下单频干扰引起的伪码跟踪误差研究

单频干扰能够引起较大的伪码跟踪误差,基于小误差条件的跟踪误差分析会失效。在大误差条件下,由于码环鉴相器不再工作在线性区域,利用鉴相器输出的二阶泰勒展开式代替一阶线性化近似,该文给出了单频干扰下伪码跟踪误差的解析表达式。通过数值分析和仿真实验分析验证了在单频干扰下伪码跟踪误差随干扰起始相位、干扰频率和干信比的变化特性。结果表明:当干扰引起的伪码跟踪误差较大时,基于鉴相器线性化的理论预测的准确性显著下降,而基于鉴相器二阶泰勒近似的理论分析能够准确预测大误差条件下的伪码跟踪误差,在跟踪误差不超过0.34 chip时,理论分析误差不超过20%。