新型的远程时间频率校准系统

发布时间：2017-08-11 17:10

  本文关键词：新型的远程时间频率校准系统

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【摘要】：随着我国航天和国防事业的快速发展,对时间频率的精度要求越来越高,同时越来越多的科研机构和专家学者都希望拥有一个更加精确的时间频率参考。中国计量科学研究院(National Institute of Metrology, NIM)拥有3000万年不差一秒的铯原子喷泉钟、多台守时型氢原子钟和铯原子钟,建立和保持高精度的国家时间频率基准(UTC(NIM))。为了更好地让UTC(NIM)更好地服务国家和社会,从可靠性、效率和成本考虑,传统的搬运校准方法存在诸多局限,新型的远程时间频率校准将有广阔的发展空间。本文作者参加了中国计量科学研究院北斗二代重大专项某总体类项目分课题的研究,并参与建立了基于Web的时频比对系统,结合原子钟时频特性理论,实现了新型的远程时间频率校准系统——UTC(NIM)实时驯服校准的铷原子振荡器(UTC(NIM) Disciplined Oscillator,NIMDO)。 本文简略介绍了中国计量科学研究院自主研制的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)时频传递接收机NIMTFGNSS-1和基于Web的时频比对系统,在此基础上搭建了NIMDO系统硬件和软件平台,对NIMDO系统客户端硬件进行了集成,明确了系统的运行环境。深入研究了原子钟时频特性分析方法,包括数据转换、频率准确度评估、稳定性分析、噪声分析和频漂估计；并针对NIMDO系统中使用未驯服状态下的铷原子振荡器与UTC(NIM)的钟差数据进行了分析,全面掌握铷原子振荡器性能,为进一步完成实时远程驯服校准工作做准备。 从原子频标的准确度和稳定度这两个重要性能指标出发,将GNSS时频传递接收机的实时数据进行预处理,应用钟差预报算法实时预报铷原子振荡器钟差；依据掌握的铷原子振荡器特性,提出了分阶段铷原子振荡器远程实时驯服校准方案。通过共钟共视比对实验、不共钟零基线比对实验、长基线比对实验模拟验证了新系统的远距离时间频率传递和溯源过程；NIMDO系统性能测试实验对驯服校准完成后输出信号指标进行了测试,得出远程校准后NIMDO系统输出的时间频率信号一天的准确度优于9ns和1.0×10-3,一天的稳定度优于5ns和6.0×10-14；最后完成了新系统不确定度报告,合成标准不确定度小于6.8ns,扩展不确定度小于13.6ns。以上性能指标达到了实验室对时频标准的普遍要求,可作为实验室的时间频率标准。同时,NIMDO系统直接参考了位于中国计量科学研究院的国家时间频率基准UTC(NIM),这使得实验室很容易把时间频率溯源到国际单位制。
【关键词】：UTC(NIM) NIMTFGNSS-1 远程 铷原子振荡器 NIMDO
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 时间频率计量11-12
• 1.2 时间频率校准12-13
• 1.3 国内外发展现状13-14
• 1.4 研究的背景和意义14-15
• 1.4.1 研究的背景14
• 1.4.2 研究的意义14-15
• 1.5 研究的主要内容和重点15-16
• 2 基本原理及方案设计16-28
• 2.1 概述16-17
• 2.2 GNSS时频传递接收机17-19
• 2.3 基于Web的时频比对系统19-21
• 2.4 NIMDO系统21-26
• 2.4.1 NIMDO系统简介21-22
• 2.4.2 NIMDO系统硬件和软件平台22-26
• 2.5 系统运行环境26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 NIMDO系统实现28-47
• 3.1 铷原子振荡器时频特性分析28-38
• 3.1.1 铷原子振荡器数据转换28-30
• 3.1.2 铷原子振荡器频率准确度评估30
• 3.1.3 铷原子振荡器稳定性分析30-33
• 3.1.4 铷原子振荡器噪声分析33-35
• 3.1.5 铷原子振荡器频漂估计35-38
• 3.2 数据预处理38-39
• 3.2.1 NIMDO系统数据来源38-39
• 3.2.2 相位差和相对频率偏差39
• 3.3 钟差预报的Kalman算法39-43
• 3.3.1 钟差预报模型40-41
• 3.3.2 噪声方差阵41-43
• 3.4 铷原子振荡器驯服校准43-46
• 3.4.1 初步驯服校准43-44
• 3.4.2 精确驯服校准44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 实验分析验证47-62
• 4.1 共钟共视比对实验47-49
• 4.2 不共钟零基线比对实验49-50
• 4.3 长基线比对实验50-53
• 4.4 NIMDO系统性能测试实验53-56
• 4.5 远程校准系统不确定度评估56-61
• 4.5.1 不确定度A类评估56-57
• 4.5.2 不确定度B类评估57-60
• 4.5.3 不确定度报告60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 5 总结和展望62-63
• 参考文献63-66
• 图索引66-68
• 表索引68-69
• 作者简介69-71
• 学位论文数据集71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 覃云,韩伯棠,王霞;基于NET的C/S与B/S混合结构的MIS开发研究[J];北京理工大学学报(社会科学版);2002年04期

2 马煦;孔维;孙海燕;;基于GPS驯服铷钟的频率校准系统设计[J];电讯技术;2011年10期

3 陈俊勇;党亚明;程鹏飞;;全球导航卫星系统的进展[J];大地测量与地球动力学;2007年05期

4 崔保健;王玉珍;;GPS驯服铷钟频标数据处理方法研究[J];电子测量与仪器学报;2010年09期

5 李天初;;NIM的微波-光学频率基准研究——复现米和秒定义[J];中国工程科学;2007年06期

6 曹阳;朱小虎;;多模增强型卫星导航接收机芯片的机遇与挑战[J];中国集成电路;2007年01期

7 李天初,李明寿,林平卫,黄秉英;NIM4~#激光冷却铯原子喷泉钟──新一代国家时间频率基准[J];计量学报;2004年03期

8 徐玲;文俊浩;李立新;;基于Oracle 10g的数据安全性技术研讨[J];计算机科学;2005年07期

9 卫国;;原子钟时间尺度与Kalman滤波器[J];陕西天文台台刊;1990年02期

10 李变;用于JATC的GPS CV时间比对中的数据处理[J];时间频率学报;2004年02期

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本文编号：657264