【摘要】：時間頻率精準(zhǔn)溯源是實(shí)現(xiàn)國內(nèi)時間頻率統(tǒng)一的關(guān)鍵基礎(chǔ)性問題,高精度時間頻率源NIMDO(NIM Disciplined Oscillator)的普遍應(yīng)用填補(bǔ)了國內(nèi)外其他計(jì)量單位無法生成本地標(biāo)準(zhǔn)時間頻率的空白。根據(jù)NIMDO在多地試點(diǎn)運(yùn)行情況,從NIMDO與UTC(NIM)(中國計(jì)量科學(xué)研究院保持的并溯源至世界協(xié)調(diào)時UTC的國家時間計(jì)量基準(zhǔn))比對數(shù)據(jù)中反映出目前NIMDO生成的數(shù)據(jù)信號存在著異常問題,降低了NIMDO運(yùn)行的穩(wěn)定性,影響NIMDO產(chǎn)生的本地時間頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的可靠性。本篇論文總結(jié)目前NIMDO運(yùn)行數(shù)據(jù)中的異常情況,提出了相關(guān)優(yōu)化方法,然后總結(jié)國內(nèi)外時間頻率領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)研究,分別從參考端時標(biāo)信號、馴服使用的參考數(shù)據(jù)兩個方面,進(jìn)行了NIMDO系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本篇論文主要完成的研究內(nèi)容如下:(1)分析總結(jié)國內(nèi)外時標(biāo)信號(或原子鐘信號)故障診斷相關(guān)研究方法和技術(shù),設(shè)計(jì)了基于3sigma和動態(tài)Allan偏差算法的數(shù)據(jù)實(shí)時故障診斷算法,通過對故障數(shù)據(jù)的相對頻率偏差、標(biāo)準(zhǔn)差、Allan偏差等多項(xiàng)參數(shù)的分析,實(shí)現(xiàn)了對時標(biāo)信號的多種故障類型的識別,并設(shè)計(jì)了時標(biāo)信號故障診斷軟件,作為時標(biāo)信號故障信息的一項(xiàng)輸出工具,最后通過測試實(shí)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)對算法和軟件進(jìn)行了可行性的分析測試;(2)分析總結(jié)國內(nèi)外觀測數(shù)據(jù)融合的相關(guān)技術(shù)和方法,設(shè)計(jì)了基于聯(lián)邦卡爾曼的數(shù)據(jù)融合算法,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了對NIMDO參考端進(jìn)行多接收機(jī)的數(shù)據(jù)融合方案,從NIMDO參考數(shù)據(jù)的角度提高了NIMDO馴服的穩(wěn)定性,最后通過實(shí)驗(yàn)測試,驗(yàn)證了方案的可行性,從參考數(shù)據(jù)的角度提升了NIMDO馴服的容錯性和穩(wěn)定性。本篇論文綜合國內(nèi)外相關(guān)研究以及國內(nèi)外相關(guān)理論和方法,在實(shí)驗(yàn)室已有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了設(shè)備連接方案,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)施了部分實(shí)際測試實(shí)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本篇論文所提出的理論和方法的可行性,證明了能夠通過本篇論文所提出的方法有效的解決NIMDO目前運(yùn)行中所存在的異�，F(xiàn)象,提高了NIMDO守時系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖63幅,表13個,參考文獻(xiàn)38篇。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB939;TN911.6
【圖文】：

１引言逡逑１．１研究背景及意義逡逑時間頻率的高度統(tǒng)一，對普通生活、科研、航空航天、國家經(jīng)濟(jì)、建設(shè)國防和逡逑其它各不同領(lǐng)域都有十分重要的意義。目前國家正在建立完善的時間頻率溯源體逡逑系，時間頻率源邋ＮＩＭＤＯ（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ邋Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｄ邋Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，作為逡逑時間同步系統(tǒng)的守時設(shè)備，提供高準(zhǔn)確度時間、頻率標(biāo)準(zhǔn)信號）是溯源體系的核心逡逑部件，能夠通過對內(nèi)部時鐘的實(shí)時馴服控制，產(chǎn)生溯源至國家時間頻率計(jì)量基準(zhǔn)逡逑ＵＴＣ（ＮＩＭ）的本地標(biāo)準(zhǔn)時間。目前，ＮＩＭＤＯ在多地進(jìn)行長期試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，如圖１－１所逡逑示為分別位于貴州（ＩＭ０４）、新疆（ＩＭ０８）、黑龍江（ＩＭ１０）三地的ＮＩＭＤＯ與位逡逑于中國計(jì)量科學(xué)研究院的參考站（ＩＭ０３）進(jìn)行遠(yuǎn)程比對的時差曲線圖（時差數(shù)據(jù)逡逑反應(yīng)了邋ＮＩＭＤＯ本地時間頻率信號與時間基準(zhǔn)ＵＴＣ（ＮＩＭ）的差值變化），時間尺度逡逑為１０６３天，實(shí)際共計(jì)９４６０７個觀測數(shù)據(jù)。為方便觀察分析，將ＩＭ０４－ＩＭ０３的時差逡逑結(jié)果＋５０ｎｓ，ＩＭ１０－ＩＭ０３的時差結(jié)果－５０ｎｓ。逡逑

邐１引言邐逡逑（１）圖１－４所示的時標(biāo)信號故障實(shí)時診斷方案設(shè)計(jì)，是針對時標(biāo)信號故障導(dǎo)逡逑致系統(tǒng)參考接收機(jī)、ＮＩＭＤＯ等運(yùn)行不穩(wěn)定問題提出，時標(biāo)信號故障的及時發(fā)現(xiàn)，逡逑對故障及時處理和參考接收機(jī)、ＮＩＭＤＯ的穩(wěn)定運(yùn)行起重要作用，能夠有效的避免逡逑系統(tǒng)由于時標(biāo)信號長時間異常導(dǎo)致的從參考數(shù)據(jù)到ＮＩＭＤＯ測量數(shù)據(jù)的長時間異逡逑常問題。逡逑（２）針對參考接收機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定導(dǎo)致的ＮＩＭＤＯ馴服異常問題，提出了多參逡逑考接收機(jī)觀測數(shù)據(jù)融合的方案，實(shí)時診斷時標(biāo)信號運(yùn)行正常的情況下，首先將多個逡逑參考接收機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常診斷，避免由于參考接收機(jī)本身異常、衛(wèi)星信號異常等導(dǎo)逡逑致的觀測數(shù)據(jù)異常的問題，然后再進(jìn)行多參考接收機(jī)觀測數(shù)據(jù)融合，得到新的參考逡逑數(shù)據(jù)月艮控增加數(shù)據(jù)的冗度，提高

本地時間溯源至世界協(xié)調(diào)時ＵＴＣ。目前國內(nèi)正在完善時間頻率標(biāo)準(zhǔn)，多家單位利逡逑用高精度時間頻率源ＮＩＭＤＯ，產(chǎn)生本地標(biāo)準(zhǔn)時間，并溯源至由中國計(jì)量科學(xué)研究逡逑院保持的國家計(jì)量基準(zhǔn)ＵＴＣ（ＮＩＭ）。如圖２－１和２－２所示為全球部分溯源至ＵＴＣ逡逑的時間頻率研宄實(shí)驗(yàn)室分布以及國內(nèi)溯源至中國計(jì)量科學(xué)研究院的單位分布。逡逑Ｉ邋￣￣邋ｗｎ逡逑ｉ逡逑圖２－１全球溯源至ＵＴＣ的部分單位分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｇｌｏｂａｌ邋ｕｎｉｔ邋ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ邋ｔｏ邋ＵＴＣ逡逑９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2773709