光纤双向时间传递时钟驯服技术研究

发布时间：2017-08-14 17:26

  本文关键词：光纤双向时间传递时钟驯服技术研究

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【摘要】：现代原子钟和光钟技术不断进步,目前氢原子钟的稳定度可以达到-1310/s量级,光钟的稳定度可以达到-1610/s量级。由于不同时钟频率漂移率以及准确度都不相同,他们给出的时间标准也是不同的。为了统一时间基准,各地的时钟需要与某一个时钟基准进行比对,同步到公认的标准时间上。不同时间标准原子钟之间要不断地交换比对,消除标准钟源之间的系统偏差,统一时间标准,提高时间标准的精度。光纤通路具有带宽高、稳定性好、损耗低等优点,基于光纤的时间传递成为高精度时间传递的有效途径。本文设计了基于双向时间传递系统的驯服保持系统,并对系统的相关性能进行了测试与验证。主要工作包括:(1)详细介绍了目前光纤时间传递技术和时间驯服技术,并比较了各个技术的性能和优缺点,为后续双向时间传递上驯服系统的设计奠定了理论基础。(2)介绍了双向时间传递系统以及驯服系统的整体框架,并详细分析了温度以及硬件设备时延等因素对时间传递系统以及驯服效果的影响。(3)设计了一套基于双向时间传递系统的驯服保持系统。首先利用卡尔曼算法对测量到的钟差数据进行处理,消除随机噪声的影响。然后通过校频算法和PID控制算法得到可控铷钟X72精准的数字控制值。另外,由于电路和传输链路的影响,主端传送过来的时间信号可能会丢失,本文还介绍了根据之前的数据预测铷钟的控制值,使得可控铷钟与主钟保持高度同步。(4)在室温下搭建了双向时间传输系统,进行了100km的双向时间传递实验。在此基础上,实现了双向时间传递系统上的驯服保持功能,测试并验证了驯服系统的性能。
【关键词】：光纤双向时间传递 驯服保持 卡尔曼滤波 PID算法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH714.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 光纤时间传递的研究现状10-16
• 1.3 驯服保持技术的研究现状16-20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 2 光纤双向时间传递时钟驯服基本原理与系统结构22-38
• 2.1 时钟驯服的基本概念22-26
• 2.2 光纤双向传递时钟驯服模块的系统结构26-30
• 2.2.1 双向时分复用光纤时间传递系统的结构26-27
• 2.2.2 光纤双向时间传递系统中驯服模块的结构27-30
• 2.3 影响光纤双向时间传递时钟驯服性能的主要因素分析30-37
• 2.3.1 比钟过程中的主要影响因素30-35
• 2.3.2 驯服过程中的主要影响因素35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 光纤双向时间传递时钟驯服模块的设计与实现38-57
• 3.1 驯服模块的总体设计38-40
• 3.2 驯服模块硬件结构40-43
• 3.3 驯服模块软件设计与实现43-55
• 3.3.1 基于FPGA的接口控制模块的实现43-47
• 3.3.2 控制和滤波算法的设计与实现47-55
• 3.4 本章小结55-57
• 4 光纤双向时间传递时钟驯服实验57-67
• 4.1 光纤双向时间传递实验57-63
• 4.1.1 实验系统结构57-59
• 4.1.2 实验结果59-63
• 4.2 时钟驯服实验63-66
• 4.2.1 时钟驯服实验系统63-64
• 4.2.2 时钟驯服实验结果64-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 总结与展望67-69
• 5.1 本文工作总结67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表论文情况74-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：673834