基于参考端时标信号诊断和多数据融合的NIMDO系统改进

发布时间：2020-07-29 08:34

【摘要】：时间频率精准溯源是实现国内时间频率统一的关键基础性问题,高精度时间频率源NIMDO(NIM Disciplined Oscillator)的普遍应用填补了国内外其他计量单位无法生成本地标准时间频率的空白。根据NIMDO在多地试点运行情况,从NIMDO与UTC(NIM)(中国计量科学研究院保持的并溯源至世界协调时UTC的国家时间计量基准)比对数据中反映出目前NIMDO生成的数据信号存在着异常问题,降低了NIMDO运行的稳定性,影响NIMDO产生的本地时间频率标准信号的可靠性。本篇论文总结目前NIMDO运行数据中的异常情况,提出了相关优化方法,然后总结国内外时间频率领域的相关技术研究,分别从参考端时标信号、驯服使用的参考数据两个方面,进行了NIMDO系统的优化设计。本篇论文主要完成的研究内容如下:(1)分析总结国内外时标信号(或原子钟信号)故障诊断相关研究方法和技术,设计了基于3sigma和动态Allan偏差算法的数据实时故障诊断算法,通过对故障数据的相对频率偏差、标准差、Allan偏差等多项参数的分析,实现了对时标信号的多种故障类型的识别,并设计了时标信号故障诊断软件,作为时标信号故障信息的一项输出工具,最后通过测试实验和历史数据仿真实验对算法和软件进行了可行性的分析测试;(2)分析总结国内外观测数据融合的相关技术和方法,设计了基于联邦卡尔曼的数据融合算法,设计并实现了对NIMDO参考端进行多接收机的数据融合方案,从NIMDO参考数据的角度提高了NIMDO驯服的稳定性,最后通过实验测试,验证了方案的可行性,从参考数据的角度提升了NIMDO驯服的容错性和稳定性。本篇论文综合国内外相关研究以及国内外相关理论和方法,在实验室已有实验设备的基础上,设计了设备连接方案,搭建了实验平台,实施了部分实际测试实验和历史数据仿真实验,验证了本篇论文所提出的理论和方法的可行性,证明了能够通过本篇论文所提出的方法有效的解决NIMDO目前运行中所存在的异常现象,提高了NIMDO守时系统的稳定性。图63幅,表13个,参考文献38篇。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB939;TN911.6
【图文】：

１引言逡逑１．１研究背景及意义逡逑时间频率的高度统一，对普通生活、科研、航空航天、国家经济、建设国防和逡逑其它各不同领域都有十分重要的意义。目前国家正在建立完善的时间频率溯源体逡逑系，时间频率源邋ＮＩＭＤＯ（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ邋Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｄ邋Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，作为逡逑时间同步系统的守时设备，提供高准确度时间、频率标准信号）是溯源体系的核心逡逑部件，能够通过对内部时钟的实时驯服控制，产生溯源至国家时间频率计量基准逡逑ＵＴＣ（ＮＩＭ）的本地标准时间。目前，ＮＩＭＤＯ在多地进行长期试点实验，如图１－１所逡逑示为分别位于贵州（ＩＭ０４）、新疆（ＩＭ０８）、黑龙江（ＩＭ１０）三地的ＮＩＭＤＯ与位逡逑于中国计量科学研究院的参考站（ＩＭ０３）进行远程比对的时差曲线图（时差数据逡逑反应了邋ＮＩＭＤＯ本地时间频率信号与时间基准ＵＴＣ（ＮＩＭ）的差值变化），时间尺度逡逑为１０６３天，实际共计９４６０７个观测数据。为方便观察分析，将ＩＭ０４－ＩＭ０３的时差逡逑结果＋５０ｎｓ，ＩＭ１０－ＩＭ０３的时差结果－５０ｎｓ。逡逑

逦１引言逦逡逑（１）图１－４所示的时标信号故障实时诊断方案设计，是针对时标信号故障导逡逑致系统参考接收机、ＮＩＭＤＯ等运行不稳定问题提出，时标信号故障的及时发现，逡逑对故障及时处理和参考接收机、ＮＩＭＤＯ的稳定运行起重要作用，能够有效的避免逡逑系统由于时标信号长时间异常导致的从参考数据到ＮＩＭＤＯ测量数据的长时间异逡逑常问题。逡逑（２）针对参考接收机运行不稳定导致的ＮＩＭＤＯ驯服异常问题，提出了多参逡逑考接收机观测数据融合的方案，实时诊断时标信号运行正常的情况下，首先将多个逡逑参考接收机数据进行异常诊断，避免由于参考接收机本身异常、卫星信号异常等导逡逑致的观测数据异常的问题，然后再进行多参考接收机观测数据融合，得到新的参考逡逑数据月艮控增加数据的冗度，提高

本地时间溯源至世界协调时ＵＴＣ。目前国内正在完善时间频率标准，多家单位利逡逑用高精度时间频率源ＮＩＭＤＯ，产生本地标准时间，并溯源至由中国计量科学研究逡逑院保持的国家计量基准ＵＴＣ（ＮＩＭ）。如图２－１和２－２所示为全球部分溯源至ＵＴＣ逡逑的时间频率研宄实验室分布以及国内溯源至中国计量科学研究院的单位分布。逡逑Ｉ邋￣￣邋ｗｎ逡逑ｉ逡逑图２－１全球溯源至ＵＴＣ的部分单位分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｇｌｏｂａｌ邋ｕｎｉｔ邋ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ邋ｔｏ邋ＵＴＣ逡逑９逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 贺瑞珍;屈俐俐;董绍武;赵书红;;时间比对数据的实时检错与修正算法研究[J];时间频率学报;2014年04期

2 尚梦云;高晖;常青;徐勇;吴佳鹏;张佳培;;GPS/GLONASS/BDS三系统组合定位的定权方法[J];太赫兹科学与电子信息学报;2014年03期

3 蒋光伟;涂锐;;抗差Helmert方差分量估计在精密单点定位中的应用[J];测绘科学;2011年06期

4 王正明;;NTSC时频基准实验室守时系统自动监测软件[J];时间频率学报;2009年01期

5 蔡成林,王正明,董绍武;守时系统故障实时诊断[J];时间频率学报;2003年01期

相关博士学位论文 前1条

1 郭海荣;导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2006年

相关硕士学位论文 前9条

1 王晔;基于GNSS共视的远程时间频率溯源的性能提升方法研究[D];北京交通大学;2018年

2 周超;基于GNSS多系统融合的PPP方法研究[D];安徽理工大学;2016年

3 杨航;基于UTC的远程时间频率源校准方法改进及应用[D];北京交通大学;2015年

4 裴超;GNSS接收机时频校准技术研究[D];北京交通大学;2014年

5 左飞;新型的远程时间频率校准系统[D];北京交通大学;2014年

6 朱亚敏;守时系统用户信号监测方法研究与软件设计[D];中国科学院研究生院（国家授时中心）;2010年

7 俞建国;星载原子钟误差检测与时钟备份[D];哈尔滨工业大学;2008年

8 李晓彬;基于虚拟仪器的氢原子钟远程监测系统[D];中国科学院研究生院（国家授时中心）;2006年

9 蔡成林;守时系统故障实时诊断与自动报警[D];中国科学院研究生院（国家授时中心）;2004年

本文编号：2773709