本文關(guān)鍵詞：基于雙向單程偽距測量的時間馴服技術(shù)研究

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【摘要】：科技的發(fā)展使得人們對時間頻率的要求不斷提高,經(jīng)過馴服的高精度晶振頻率源以其低成本,高穩(wěn)定度的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。然而,已有的馴服產(chǎn)品無法滿足某些特殊的應(yīng)用。本文基于某項目中編隊衛(wèi)星的時間同步及星間測距需求,采用GPS馴服晶振加雙向單程偽距測量(Dual One-Way Ranging,DOWR)技術(shù)實現(xiàn)了衛(wèi)星編隊的時間同步與星間測距一體化。本文首先對晶振頻率穩(wěn)定度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究,在其基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)了編隊衛(wèi)星系統(tǒng)時間同步的方案。系統(tǒng)包括主從兩部分,主系統(tǒng)頻率源為OCXO,由GPS馴服,從系統(tǒng)為TCXO,由主系統(tǒng)馴服。通過FPGA實現(xiàn)的高精度時間間隔測量模塊對GPS和OCXO分頻脈沖的相位差進(jìn)行測量,時間間隔測量方案采用了直接計數(shù)加進(jìn)位鏈的方法。采用Kalman濾波器對測量的相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,消除了相位差噪聲。使用PI控制技術(shù)將相位差轉(zhuǎn)換為電壓以調(diào)整晶振。通過DOWR技術(shù)得出主從系統(tǒng)之間的相位差,實現(xiàn)對TCXO晶振的時間馴服。通過對設(shè)計的實現(xiàn)方案進(jìn)行建模仿真分析,得出馴服系統(tǒng)最佳參數(shù)。最終實現(xiàn)了系統(tǒng)原理樣機(jī),并對其馴服性能進(jìn)行了測量。測試結(jié)果表明,晶振經(jīng)過馴服后維持了自身短期穩(wěn)定度,長期穩(wěn)定度得到了明顯的改善。
【關(guān)鍵詞】：DOWR 時間馴服 OCXO 時間測量
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 選題背景及課題意義14-15
• 1.2 時間馴服概述15-17
• 1.3 時間馴服國內(nèi)外現(xiàn)狀17-19
• 1.4 論文的工作及內(nèi)容安排19-22
• 第2章 晶體振蕩器模型22-32
• 2.1 晶體振蕩器種類概述22-23
• 2.2 晶體振蕩器輸出的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.1 時域模型23
• 2.2.2 頻域模型23-24
• 2.2.3 電壓控制晶體振蕩器頻率模型24-25
• 2.3 晶體振蕩器技術(shù)指標(biāo)25-27
• 2.3.1 頻率準(zhǔn)確度25-26
• 2.3.2 頻率穩(wěn)定度26-27
• 2.4 晶振頻率噪聲模型27-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第3章 基于DOWR的系統(tǒng)方案設(shè)計32-48
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計32-34
• 3.2 DOWR馴服系統(tǒng)設(shè)計34-37
• 3.2.1 DOWR原理34-35
• 3.2.2 基于DOWR的馴服方案實現(xiàn)35-37
• 3.3 系統(tǒng)硬件方案37-47
• 3.3.1 馴服算法硬件平臺37-41
• 3.3.2 D\A轉(zhuǎn)換器方案41-44
• 3.3.3 晶振及DAC1220驅(qū)動板設(shè)計44-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計48-68
• 4.1 DOWR模塊設(shè)計48-49
• 4.2 時間測量模塊設(shè)計49-60
• 4.2.1 高精度時間測量原理50-52
• 4.2.2 時間測量模塊實現(xiàn)52-60
• 4.3 基于Kalman濾波器的馴服算法設(shè)計60-67
• 4.3.1 Kalman濾波器原理60-64
• 4.3.2 Kalman濾波器實現(xiàn)64-65
• 4.3.3 PID控制器65-66
• 4.3.4 PI控制器實現(xiàn)66-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第5章 馴服系統(tǒng)仿真與性能分析68-86
• 5.1 馴服系統(tǒng)模型仿真68-75
• 5.1.1 二階鎖相環(huán)模型68-70
• 5.1.2 馴服系統(tǒng)仿真方程70-75
• 5.2 馴服系統(tǒng)性能分析75-84
• 5.2.1 系統(tǒng)對授時源噪聲的過濾作用76-79
• 5.2.2 系統(tǒng)對晶振噪聲的過濾作用79-84
• 5.3 小結(jié)84-86
• 第6章 系統(tǒng)測試與實驗結(jié)果86-94
• 6.1 主系統(tǒng)OCXO馴服測試86-90
• 6.2 TCXO馴服測試90-92
• 6.3 小結(jié)92-94
• 第7章 總結(jié)與展望94-96
• 7.1 本文總結(jié)94-95
• 7.2 工作展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 在讀期間的研究成果100-102
• 致謝102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：916623