基于群周期相位比对的GPS载波相位测量方法

GPS载波相位测量是当前国际时频测量与传递领域的研究热点。针对高精度时间传输及精密导航定位的需求,提出了一种基于群周期相位比对的GPS载波相位测量方法。利用L1和L2波段的稳定性特征,引入高分辨率异频相位处理思想,通过分析两载波信号之间固有的频率或相位关系,将群周期相位比对理论应用于GPS载波相位测量中,结合高精度异频相位检测方法,实现星地之间的精密测距及准确定位。实验结果证明了该方法的合理性和科学性,与传统的载波相位测量方法相比,提高了整周模糊度的解算精度,消除了数学模型的误差来源,降低了成本,简化了电路结构,提高了定位精度。该方法将为高精度时频传递与导航定位等高科技领域提供相位处理及时间同步方面的理论指导和技术支持,具有广阔的应用前景。

基于广义相对论的轨道摄动下星间激光相位比对

针对纳米到皮米量级星间激光测距,在地心非旋转坐标系(GCRS)下,考虑卫星轨道摄动引起的广义相对论效应,建立了星间单向以及双向星间激光相位比对模型。通过仿真研究了地球主引力场范围内轨道摄动引起的广义相对论效应对星间激光相位比对误差的影响,并通过星间激光相位比对误差计算星间激光测距误差。不同轨道高度的卫星仿真结果表明,对于地球主引力场卫星,轨道摄动引起的广义相对论效应测距误差最小在百皮米量级,最大达到微米量级。星间距相同时,轨道高度越高,轨道摄动引起的广义相对论效应测距误差越小;轨道高度相同时,星间距越大,轨道摄动引起的广义相对论效应测距误差越大。

基于本地测量的双向光学相位比对方法

为了更好地实现远程光钟之间的高精度比对,对意大利Calosso小组所提出的光纤双向光学相位比对方案进行了拓展,提出了一种基于本地测量的双向光学相位比对方法。同源的两路光信号从同一光纤两端注入,其中一路光信号经光纤传输到远端后经反射原路返回本地端,另一路光信号从远端经光纤传输至本地端。两个信号均在本地端与参考光进行拍频,将拍频得到的两路拍频信号的相位进行比对。利用这种结构,系统不需要有源光纤相位噪声补偿也可以消除叠加在光纤链路上的共模相位噪声,该结构的最大优势在于拍频信号的采集和处理均可以在本地端完成,不需要引入额外的时间同步信号来保证两地拍频信号采集同步进行,简化了实验系统。计算分析了该方案的相位噪声极限,并建立了基于60km缠绕光纤的示范系统来进行测试,测得其秒级频率稳定度为1.45×10^(-16),千秒稳定度达到1.51×10^(-19)。该方案有望用于远程光钟和其他原子钟之间更可靠的高精度频率比对。

北斗三号非差组合载波相位时间比对性能分析

北斗三号全球系统已开始为全球用户提供稳定可靠的高精度定位、导航与授时服务。本文基于我国国家标准时间频率UTC(NTSC)系统,开展北斗三号非差组合载波相位时间比对性能分析,通过实测数据开展研究并试验了北斗三号非差组合载波相位时间比对在零基线与长基线时间比对方面的性能,并在此基础上开展北斗三号与GPS融合载波相位时间比对试验。结果表明,零基线比对中,两接收机共钟比对钟差的标准偏差优于0.3 ns;长基线比对中,利用北斗三号非差组合载波相位时间比对以及融合载波相位时间比对获得的亚欧两守时实验室之间的比对钟差与国际权度局基于GPS时间比对链路获得的钟差具有较好的一致性,钟差的频率稳定度和时间稳定度与国际权度局发布的结果基本一致,且残差的均方根均优于0.25 ns,试验结果满足亚纳秒量级的时间比对应用需求。

基于数字化直接线性相位比对新型动态锁相环

针对传统锁相环的鉴相都是在两信号同频或者频率成整倍数关系的条件下进行,必须利用一定的频率变换电路处理频率信号而产生鉴相频率与频率转换时间之间的矛盾问题,研究了一种动态锁相环技术。该技术能在环路中的频率变换电路的变频系数不变的情况下实现一种输出频率可微调的锁相环。设计环路中的鉴相器部分能高分辨的测量出输入的两不同频信号的相位差,环路工作时控制器部分能根据实际求得的相位差变化率以及理论上两不同频信号(参考信号和输出信号)的相位差变化率,利用一定的算法生成一个控制电压并实现环路锁定。实验结果表明,新型动态锁相环可以通过0.1 ps相位调整分辨率实现对输出频率优于μHz量级的精细调整,调整范围可达Hz量级。

精密频率与相位调整方法

精密频率与相位调整技术是守时系统的关键技术。利用直接数字频率合成(DDS)引入精密频率与相位调整量,通过锁相环将DDS输出锁定于本地恒温晶振OCXO,在锁相环中通过分频和两级频差倍增提升频率和相位调整分辨率,环路锁定后的OCXO输出即频率和相位精密微调后的信号。设计了基于相位比对的频率和相位调整分辨率测试系统,实验结果表明,精密频率与相位调整系统的频率调整分辨率达到了4×10-17,相位调整分辨率达到了6 fs。

GNSS多系统PPP融合时间比对方法研究

随着全球导航卫星系统(GNSS)的建设和完善,多系统融合时间比对成为未来发展的趋势。基于中国科学院国家授时中心、捷克无线电工程和电子学院以及瑞典国家计量研究院3个国际重要守时实验室的时间基准系统中四系统GNSS接收机伪距与载波相位观数据,以及国际GNSS服务中心发布的多系统精密轨道和钟差等数据,开展GNSS多系统PPP融合时间比对方法研究。试验结果表明,GNSS多系统PPP融合可以有效增加可用卫星的数目,相对于单系统卫星观测数量提高了2倍以上,减少了多径误差以及观测高度角较低所带来的观测噪声等影响,改善观测站的卫星分布对于接收机钟差参数的影响,提高时间比对的稳定性和可靠性。在长基线时间比对的稳定度方面,GNSS多系统PPP融合技术解算的两地钟差的稳定度方面要优于单系统,对基于北斗、格洛纳斯以及伽利略系统的单系统PPP比对有较明显的提高,且提高在5%以上。

高精度无间隙时频测量技术的研究

高精度无间隙时频测量技术是时频测量领域关键技术基础。本文概述了频率比对装置所采用的频差倍增和相位比较2种技术及其原理和技术实现。提出了高精度无间隙时频测量的新方法,用计数器由同一时基控制,2个计数器交替计数采样,一个计数器关门计数,另一个计数器开门计数,这样相邻2次计数之间没有时间间隔,把N个计数周期所采样的数据累加起来,实现了无间隙采样。将采样值累积,实现原子频标、高稳晶振长时间频率稳定度和频率漂移率的测量。采用高精度无间隙连续测量技术所研制的频标比对装置,不仅可以完成一般的频率信号的时域参数的测试,而且可以替代传统的比相仪。实践表明,新的方法与传统方法相比在测试精度和测试能力上有明显提高,不仅是频率信号时域参数长期特性和短期特性为一体的综合测量装置,也是时频测量和科研开发的理想工具,值得研究和分析。

多台原子钟性能在线监测方法研究

时频基准驱动的系统要求提供频率相位连续的时频信号,这对时频信号产生系统的可靠性提出要求,目前,冗余备份是提高设备可靠性的主要手段,可靠的时频信号产生系统通常由主备多台原子钟、在线监测设备、钟组合算法和控制设备组成,以原子钟的性能监测结果为基础,通过实施组合算法计算频率或相位调整量,驾驭各钟输出的时频信号。如何获得最优性能的时频信号,在线监测设备准确、实时评估原子钟性能是关键。在分析原子钟关键指标的基础上,提出了多台原子钟频率、相位性能并行比较的数字测量方法,研究了使用比对结果获得相位连续、频率稳定信号的方法。最后根据该方法研制了原理样机,样机的测试结果验证该方法满足铯或氢原子钟等高性能原子钟组在线实时监测需求,其中测试10 MHz信号源阿伦方差表征的设备本底噪声为3.4E-14/s,达到了世界先进水平。

精密时频和数字化测量和处理中的边沿效应及其应用

边沿效应,就是在进行如相位、频率、电压、以及被传感信号等量值测量时,因为装置的分辨率有限,会在测量目标附近形成一个模糊区。这常常是测量仪器发展的一种障碍。深入研究不同量值模糊区的边沿特性,发现利用边沿效应能够获得更好的处理结果,例如大幅度地提高测量精度、扩展测量的范围、取得更快的响应时间等。时频、尤其是相位处理的手段也同时是数字化技术进一步发展的基础。借助于“相位重合”的思路、高频时钟下A/D采样的“跳变沿”处数字转换值与实时模拟电压的拟合效应,边沿效应和等效相位处理思路的结合,在交流电压测量中利用8位A/D转换器能够得到与21位数字电压表一样的电压测量精度,同时又解决了传统的数字电压表无法精密测量高频电压的问题。反过来,这方面的成果用于数字化线性相位比对中,使得16位A/D转换器的数字化线性相位比对的分辨率(秒级)从-13量级进步到-14量级。时频测量具有所有物理量中的最高测量分辨率。把时频处理的原理、方法等通过相位概念的扩展并且结合边沿效应的应用移植到更广泛的数字化测量以及传感器应用中,具体在AD转换的数字/时刻、以及其变化率的跳变沿利用的处理等,能够解决广泛的测量和控制问题。例如,频标比对中的差拍周期法移植到更广泛的AD转换的数字测量中,通过时钟采样周期性地对于被测电压的相位步进,能够获得更高频率模拟量的准确波形变化参数以及其他信息。大幅度提高精度的同时也解决了特高频电压数字测量。

多频脉冲测距技术在引信中的应用研究

提出了一种应用在大炸高无线电引信中的多频脉冲测距算法。建立了多频脉冲测距模型;提出了基于相位比对的多频脉冲测距算法,给出了该算法的参数选择方法;从理论上对算法的性能进行了分析;对测距算法进行了软件仿真。仿真结果表明了该算法的可行性和有效性。

Preliminary assessing no-surgical treatment response in bronchogenic carcinoma with double-phase contrast material-enhanced computed tomography

Objective： To evaluate the efficacy of double-phase contrast material-enhanced computed tomography （CT） in assessing no-surgical treatment response in bronchogenic carcinoma preliminarily. Methods： 52 patients with bronchogenic carcinoma after no-surgical treatment underwent double-phase contrast material-enhanced computed tomography. Two spiral CT scans were obtained at 25 and 90 seconds respectively after nonionic contrast material was administrated via the antecubital vein at a rate of 4 mUs by using an autoinjector. Precontrast and postcontrast attenuation on every scan was recorded and peak height was calculated. Enhancement pattern was evaluated on the images obtained at 25 and 90 seconds after injection of contrast medium. Results： Precontrast attenuation, postcontrast attenuation at 25 and 90 seconds were 42.20 ± 7.43 Hu, 57.35 ± 10.09 Hu and 71.85 ±12.45 Hu, respectively. No statistically significant difference in precontrast attenuation was found between our results in the study and the results in our old study （mean precontrast attenuation 40.70 Hu） which was obtained in cases before therapy （t = 1.455, P = 0.152 〉 0.05）. Peak height of bronchogenic carcinoma after no-surgical treatment （29.46 ±10.85 Hu） were significantly lower than that of bronchogenic carcinoma before therapy obtained in our old study （mean peak height 35.79 Hu; t = 4.206, P = 0.001 〈 0.05）. 32 of 52 cases showed homogeneous enhancement at 90 seconds. Of the 32 cases, there were 21 with inhomogeneous enhancement, 7 with inhomogeneous enhancement, 2 with central enhancement and 2 with peripheral enhancement at 25 seconds. Conclusion： Bronchogenic carcinoma after no-surgical treatment shows a gradual increase to the peak height after administration of contrast material. Peak heights can reflect the blood supply of bronchogenic carcinoma and might be index for evaluation of no-surgical treatment response in bronchogenic carcinoma.