被动氢钟射频信道特性参数研究及FPGA实现
发布时间：2020-12-16 04:16
作为一种稳定的高精度时频标准,被动氢原子钟目前已部署在“北斗三号”项目的一些核心部件之中。如今,航天导航定位技术正在蓬勃发展,被动氢原子钟的性能参数指标也需要持续提升,而中科院上海天文台具有完备的实验设施和仪器设备,为科研实验提供了优良条件。针对目前被动氢钟的时延参数估计与氢原子跃迁信号性能尚未达到最优的情况,本文提出了基于被动氢钟的时延指标估计算法与基于系统信噪比寻找氢钟最佳输入功率点的方法。采用Xilinx公司所生产的FPGA芯片XC4VSX35,并结合中国航天研究所生产的B2209芯片、B9764芯片与B9243芯片,外加各个功能器件构建成完整的数字电路系统模型,通过软件仿真及硬件实现相结合的方式,优化了被动氢钟的各参数性能指标,进而可以有效提高被动氢钟的时频精度。首先,针对传统的被动氢钟时延估计方法在高斯随机信号中性能低下的问题,因此提出一种基于最小二乘样本拟合的被动氢钟时延估计方法。通过给出互相关的代价函数,利用sinc内插公式与最小二乘准则最小化其代价函数,得到并接近于无偏的估计值,并给出算法的克拉美罗下界,再将该算法与互相关算法、基于最小均方误差算法进行仿真性能比较,最后...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｇａｌｉｌｅｏ氢原子钟??目前，Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ正在为Ｇａｌｉｌｅｏ卫星导航系统开发一种小于１５千克的卫星载Ｍ原子钟；??
并对于星载导航领域有着广泛的应用场所，众多国家与组织也在积极开发被动氢原子钟。瑞??士的Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ成功地为欧洲伽利略卫星导航系统开发了一个１８千克的被动氢原子钟，且??在２００８年与伽利略的第二个实验卫星一起升空ｎＧ】，Ｇａｌｉｌｅｏ氢钟如图１．２所示。??關量??％，＇?、?．１?；；：，；??％?：、｜??图１．２?Ｇａｌｉｌｅｏ氢原子钟??目前，Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ正在为Ｇａｌｉｌｅｏ卫星导航系统开发一种小于１５千克的卫星载Ｍ原子钟；??俄罗斯Ｖｒｅｍｙａ－ｃｈ公司的ＶＣＨ－１００６是该公司一款被动型氢钟产品，在国际上有着很高的知??名度；俄罗斯的Ｋｖａｒｚ也有自己的无源氢钟产品ＣＨ１－７６，其曾经为俄罗斯Ｇｌｏｎａｓｓ系统开发??２??
本人在中科院上海天文台进行联合培养时所在的时频研宄室星载氢钟课题组拥有齐全的??被动型氢原子钟研发平台与所需的测量工具，其对于被动型氢原子钟的相关理论研究也十分??完善，实验、生产和测试技术成熟，中科院上海天文台所生产的星载氢原子钟如图１．３所示。??＊?＾?１＾４??｜｜＃＿?＇?＿?＇?＊??Ａ?ｉｎｒａＭｉｆ?ｉ；?卜??—?ｆｔ—??ｌ＾ＳＭＵｉｔｆａＳＳｉＳ?道丄一?ｍ???ｍ．??、??图１．３中科院上海天文台所生产的星载氢原子钟??１．１．２氢原子钟的应用??氢原子钟具有十分广泛的使用场景，也具有着重要的国防应用和高商业价值。主要应用??包括：??１．
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Xilinx IP核的任意信号发生器的设计[J]. 周欢,陈剑云,钟汉华. 华东交通大学学报. 2018(04)
[2]基于小波降噪的稀疏傅里叶变换时延估计[J]. 严天峰,张宇,魏楠,杨志飞. 测控技术. 2018(07)
[3]北斗新一代试验系统时间及卫星钟精度初步分析[J]. 吴运杰,王向磊. 全球定位系统. 2018(02)
[4]超奈奎斯特信号载波频偏估计的梯度下降算法[J]. 程鹏,刘爱军,王柯,蔡彪. 信号处理. 2017(09)
[5]主动型氢原子钟的研究进展[J]. 何克亮,张为群,林传富. 天文学进展. 2017(03)
[6]GNSS星载原子钟性能评估[J]. 刘帅,贾小林,孙大伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[7]导航卫星星载氢原子钟[J]. 帅涛,谢勇辉. 科学. 2016(05)
[8]国内外氢钟最新发展及我国氢钟未来发展趋势[J]. 王文明. 导航定位与授时. 2015(06)
[9]基于Matlab的被动型氢原子频标仿真模型研究[J]. 郑贺斐,冯克明,李晶. 宇航计测技术. 2015(05)
[10]基于小波去噪和三阶全息图的时延估计算法[J]. 陈霄,徐慨,王潋,杨海亮. 指挥控制与仿真. 2015(04)
博士论文
[1]高速高性能直接数字频率合成器（DDS）关键技术研究[D]. 张俊安.电子科技大学 2017
[2]GPS载波相位时间频率传递研究[D]. 李滚.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2007
[3]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]氢原子钟谐振腔超高稳定温度控制系统[D]. 刘长川.东南大学 2015
[2]最小均方误差自适应时延估计算法研究[D]. 乔振岳.西安电子科技大学 2014
[3]阵列雷达DBF实时信号处理技术研究[D]. 聂晓鸿.南京信息工程大学 2011
[4]基于DDS的铷原子钟老化漂移的自动补偿[D]. 白冲.西安电子科技大学 2011
[5]基于DSP与FPGA的氢钟数字伺服系统的研究[D]. 陈文星.中国科学院研究生院（上海天文台） 2007
[6]有色噪声背景下Chirp信号参数估计与时延估计方法研究[D]. 于晓辉.吉林大学 2004
[7]磁控管腔和四极态选择器的试验研究及其在小型氢脉泽中的应用[D]. 于双林.中国科学院上海天文台 2001
本文编号：2919515
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｇａｌｉｌｅｏ氢原子钟??目前，Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ正在为Ｇａｌｉｌｅｏ卫星导航系统开发一种小于１５千克的卫星载Ｍ原子钟；??
并对于星载导航领域有着广泛的应用场所，众多国家与组织也在积极开发被动氢原子钟。瑞??士的Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ成功地为欧洲伽利略卫星导航系统开发了一个１８千克的被动氢原子钟，且??在２００８年与伽利略的第二个实验卫星一起升空ｎＧ】，Ｇａｌｉｌｅｏ氢钟如图１．２所示。??關量??％，＇?、?．１?；；：，；??％?：、｜??图１．２?Ｇａｌｉｌｅｏ氢原子钟??目前，Ｓｐｅｃｔｒａｔｉｍｅ正在为Ｇａｌｉｌｅｏ卫星导航系统开发一种小于１５千克的卫星载Ｍ原子钟；??俄罗斯Ｖｒｅｍｙａ－ｃｈ公司的ＶＣＨ－１００６是该公司一款被动型氢钟产品，在国际上有着很高的知??名度；俄罗斯的Ｋｖａｒｚ也有自己的无源氢钟产品ＣＨ１－７６，其曾经为俄罗斯Ｇｌｏｎａｓｓ系统开发??２??
本人在中科院上海天文台进行联合培养时所在的时频研宄室星载氢钟课题组拥有齐全的??被动型氢原子钟研发平台与所需的测量工具，其对于被动型氢原子钟的相关理论研究也十分??完善，实验、生产和测试技术成熟，中科院上海天文台所生产的星载氢原子钟如图１．３所示。??＊?＾?１＾４??｜｜＃＿?＇?＿?＇?＊??Ａ?ｉｎｒａＭｉｆ?ｉ；?卜??—?ｆｔ—??ｌ＾ＳＭＵｉｔｆａＳＳｉＳ?道丄一?ｍ???ｍ．??、??图１．３中科院上海天文台所生产的星载氢原子钟??１．１．２氢原子钟的应用??氢原子钟具有十分广泛的使用场景，也具有着重要的国防应用和高商业价值。主要应用??包括：??１．
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Xilinx IP核的任意信号发生器的设计[J]. 周欢,陈剑云,钟汉华. 华东交通大学学报. 2018(04)
[2]基于小波降噪的稀疏傅里叶变换时延估计[J]. 严天峰,张宇,魏楠,杨志飞. 测控技术. 2018(07)
[3]北斗新一代试验系统时间及卫星钟精度初步分析[J]. 吴运杰,王向磊. 全球定位系统. 2018(02)
[4]超奈奎斯特信号载波频偏估计的梯度下降算法[J]. 程鹏,刘爱军,王柯,蔡彪. 信号处理. 2017(09)
[5]主动型氢原子钟的研究进展[J]. 何克亮,张为群,林传富. 天文学进展. 2017(03)
[6]GNSS星载原子钟性能评估[J]. 刘帅,贾小林,孙大伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[7]导航卫星星载氢原子钟[J]. 帅涛,谢勇辉. 科学. 2016(05)
[8]国内外氢钟最新发展及我国氢钟未来发展趋势[J]. 王文明. 导航定位与授时. 2015(06)
[9]基于Matlab的被动型氢原子频标仿真模型研究[J]. 郑贺斐,冯克明,李晶. 宇航计测技术. 2015(05)
[10]基于小波去噪和三阶全息图的时延估计算法[J]. 陈霄,徐慨,王潋,杨海亮. 指挥控制与仿真. 2015(04)
博士论文
[1]高速高性能直接数字频率合成器（DDS）关键技术研究[D]. 张俊安.电子科技大学 2017
[2]GPS载波相位时间频率传递研究[D]. 李滚.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2007
[3]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]氢原子钟谐振腔超高稳定温度控制系统[D]. 刘长川.东南大学 2015
[2]最小均方误差自适应时延估计算法研究[D]. 乔振岳.西安电子科技大学 2014
[3]阵列雷达DBF实时信号处理技术研究[D]. 聂晓鸿.南京信息工程大学 2011
[4]基于DDS的铷原子钟老化漂移的自动补偿[D]. 白冲.西安电子科技大学 2011
[5]基于DSP与FPGA的氢钟数字伺服系统的研究[D]. 陈文星.中国科学院研究生院（上海天文台） 2007
[6]有色噪声背景下Chirp信号参数估计与时延估计方法研究[D]. 于晓辉.吉林大学 2004
[7]磁控管腔和四极态选择器的试验研究及其在小型氢脉泽中的应用[D]. 于双林.中国科学院上海天文台 2001
本文编号：2919515
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