基于双向单程伪距测量的时间驯服技术研究

发布时间：2017-09-25 09:22

  本文关键词：基于双向单程伪距测量的时间驯服技术研究

  更多相关文章： DOWR 时间驯服 OCXO 时间测量

【摘要】：科技的发展使得人们对时间频率的要求不断提高,经过驯服的高精度晶振频率源以其低成本,高稳定度的优势得到了广泛的应用。然而,已有的驯服产品无法满足某些特殊的应用。本文基于某项目中编队卫星的时间同步及星间测距需求,采用GPS驯服晶振加双向单程伪距测量(Dual One-Way Ranging,DOWR)技术实现了卫星编队的时间同步与星间测距一体化。本文首先对晶振频率稳定度数学模型进行了研究,在其基础上设计实现了编队卫星系统时间同步的方案。系统包括主从两部分,主系统频率源为OCXO,由GPS驯服,从系统为TCXO,由主系统驯服。通过FPGA实现的高精度时间间隔测量模块对GPS和OCXO分频脉冲的相位差进行测量,时间间隔测量方案采用了直接计数加进位链的方法。采用Kalman滤波器对测量的相位差数据进行处理,消除了相位差噪声。使用PI控制技术将相位差转换为电压以调整晶振。通过DOWR技术得出主从系统之间的相位差,实现对TCXO晶振的时间驯服。通过对设计的实现方案进行建模仿真分析,得出驯服系统最佳参数。最终实现了系统原理样机,并对其驯服性能进行了测量。测试结果表明,晶振经过驯服后维持了自身短期稳定度,长期稳定度得到了明显的改善。
【关键词】：DOWR 时间驯服 OCXO 时间测量
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 选题背景及课题意义14-15
• 1.2 时间驯服概述15-17
• 1.3 时间驯服国内外现状17-19
• 1.4 论文的工作及内容安排19-22
• 第2章 晶体振荡器模型22-32
• 2.1 晶体振荡器种类概述22-23
• 2.2 晶体振荡器输出的数学模型23-25
• 2.2.1 时域模型23
• 2.2.2 频域模型23-24
• 2.2.3 电压控制晶体振荡器频率模型24-25
• 2.3 晶体振荡器技术指标25-27
• 2.3.1 频率准确度25-26
• 2.3.2 频率稳定度26-27
• 2.4 晶振频率噪声模型27-31
• 2.5 小结31-32
• 第3章 基于DOWR的系统方案设计32-48
• 3.1 系统总体方案设计32-34
• 3.2 DOWR驯服系统设计34-37
• 3.2.1 DOWR原理34-35
• 3.2.2 基于DOWR的驯服方案实现35-37
• 3.3 系统硬件方案37-47
• 3.3.1 驯服算法硬件平台37-41
• 3.3.2 D\A转换器方案41-44
• 3.3.3 晶振及DAC1220驱动板设计44-47
• 3.4 小结47-48
• 第4章 系统软件设计48-68
• 4.1 DOWR模块设计48-49
• 4.2 时间测量模块设计49-60
• 4.2.1 高精度时间测量原理50-52
• 4.2.2 时间测量模块实现52-60
• 4.3 基于Kalman滤波器的驯服算法设计60-67
• 4.3.1 Kalman滤波器原理60-64
• 4.3.2 Kalman滤波器实现64-65
• 4.3.3 PID控制器65-66
• 4.3.4 PI控制器实现66-67
• 4.4 小结67-68
• 第5章 驯服系统仿真与性能分析68-86
• 5.1 驯服系统模型仿真68-75
• 5.1.1 二阶锁相环模型68-70
• 5.1.2 驯服系统仿真方程70-75
• 5.2 驯服系统性能分析75-84
• 5.2.1 系统对授时源噪声的过滤作用76-79
• 5.2.2 系统对晶振噪声的过滤作用79-84
• 5.3 小结84-86
• 第6章 系统测试与实验结果86-94
• 6.1 主系统OCXO驯服测试86-90
• 6.2 TCXO驯服测试90-92
• 6.3 小结92-94
• 第7章 总结与展望94-96
• 7.1 本文总结94-95
• 7.2 工作展望95-96
• 参考文献96-100
• 在读期间的研究成果100-102
• 致谢102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 马红皎;吴华兵;李梦;王康;武建锋;何在民;胡永辉;;一种双向测距与时间同步系统的设计与分析[J];时间频率学报;2014年01期

2 苏建峰;尹冬梅;;数模转换器DAC1220在驯服时钟中的应用[J];宇航计测技术;2013年01期

3 刘鹏;薛伟琪;许浒;;反馈系统中PID控制器特性分析[J];空间电子技术;2011年03期

4 赵宏伟;廉保旺;冯娟;;基于Kalman滤波的授时测量系统研究[J];计算机测量与控制;2009年08期

5 李海滨;赵英宇;郭俊燕;刘海明;;编队小卫星间相对测距的时间对比方法[J];宇航学报;2009年04期

6 钟兴旺;陈豪;;双向单程距离与时差测量系统及零值标定方法[J];电子测量与仪器学报;2009年04期

7 任强;李尚柏;;基于FPGA的GPS同步时钟装置的设计[J];微计算机信息;2007年07期

8 孙杰;潘继飞;;高精度时间间隔测量方法综述[J];计算机测量与控制;2007年02期

9 曾祥君,尹项根,林干,周延龄;晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现[J];电力系统自动化;2003年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 李猛;基于卫星授时的晶振驯服技术研究与实现[D];河北科技大学;2014年

2 汪靖涛;一种新型小体积高稳晶体振荡器[D];电子科技大学;2013年

3 马彦青;恒温晶振OCXO自适应驯服保持技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 邱凤云;Kalman滤波理论及其在通信与信号处理中的应用[D];山东大学;2008年

5 徐伟;低相位噪声石英晶体振荡器设计[D];电子科技大学;2007年

6 贺洪兵;基于GPS的高精度时间同步系统的研究设计[D];四川大学;2005年

，

本文编号：916623