精密时频传递技术综述

精密时间频率传递技术在当今众多领域中发挥基础支撑作用,同时也是UTC(coordinated universal time)、TAI(international atomic time)等国际时间标准建立和维持的关键技术之一。本文对3类主流的精密时频传递技术进行了研究。结果表明,卫星时频传递发展最为成熟,应用最为广泛,但同时也面临性能提升瓶颈及安全性、环境适应性等隐患;光纤时频传递利用先进的光纤传输技术,在传递性能方面具有一定的优越性,但易受环境温度等因素的影响,且在铺设范围、成本及灵活性方面存在局限性;激光时频传递利用卫星激光测距技术实现星地时钟的高精度比对,但该技术实施需要专用系统及设备,应用领域有限,目前主要应用于卫星导航系统性能增强。本文研究可为建设满足精度、稳定性、可靠性及安全性要求的国家时频体系提供参考。

环境自适应相位噪声抑制的光载时频传递技术

高精度、高稳定、高可靠的时间频率基准在导航定位、测量测控和协同组网等军民应用领域有着重要应用。基于光纤链路的时频传输能够有效突破传统微波链路精度低的技术瓶颈,而静态或动态的温度、振动等环境变化将引起传输光信号的相位抖动。高精度相位稳定纠正通常借助于比例-积分-微分(PID)反馈控制来实现,但常规PID存在参量不可在线调整、稳定性差等缺陷,尤其是瞬态强变化将导致系统难以工作。创新性地提出了一种基于单神经元的自适应PID控制器,实现了高精度光载时频传递的主动控制,通过自主在线学习可实现对环境变化的自适应纠正,恢复时间小于40个控制周期。

激光时频传递中高精度事件计时器性能分析方法

自由空间激光时频传递是未来空间高精度时频传递的重要技术发展方向。高精度的事件计时器是实现自由空间激光时频传递的关键核心设备,提出了组合确定性因素和随机因素的性能评估模型,通过测量精密频率源的时序数据得到不同事件计时器基于最小二乘的频率准确度、频率漂移率,表征频率稳定度的时域方差包括Allan方差、Modified Allan方差、Time方差和Hadamard方差,依据幂律谱模型分离出事件计时器测量数据的随机游走噪声、调频白噪声、调频闪烁噪声、调相白噪声和调相闪烁噪声五种随机噪声。对比分析了性能处于同一量级的两种典型高精度事件计时器A033和GT668的性能差异,在频率测量准确度上,A033事件计时器优于7×10^(-12),而GT668事件计时器优于3.1×10^(-12),频率漂移率A033为2.096×10^(-15),而GT668则是-1.071×10^(-15),短期(1 d)稳定性Allan标准差由7×10^(-12)变化到4×10^(-12);GT668在随机游走噪声曲线走势上更为稳定,调频闪烁噪声和调频白噪声没有明显差异。实验表明,通过文中性能分析方法可以对高精度事件计时器性能进行评估分析,对其准确性和可靠性进行判定,为高精度事件计时器的使用提供分析依据。

星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术

为了减少星间激光时频传输过程中的多普勒频移并提高星间通信的可靠性,提出了一种多普勒频移补偿技术。首先,对多普勒频移进行了理论分析和仿真,得到了两卫星在24 h通信中断前传输激光光学频率所产生的多普勒频移;然后,设计了一个多普勒频移补偿系统用于星间激光多普勒频移补偿。仿真结果表明:该系统能在约15个控制周期内完成多普勒频移补偿,使得补偿后的多普勒频移小于8 kHz,比未补偿的情况改善了6个数量级。

欧洲空间原子钟组ACES与超高精度时频传递技术新进展

高精度时间频率的产生和超高精度时频信号的传递是现代物理学、天文学和计量科学的基础。空间原子钟组计划(Atomic Clock Ensemble in Space,ACES)是由欧洲空间局实施的基于国际空间站(International Space Station,ISS)微重力环境下的新型空间微波原子钟实验验证项目。概要介绍ACES项目基本情况,重点介绍ACES项目的主要科学和技术目标,围绕科学目标而形成的ACES组成结构,并梳理涉及的关键技术,特别介绍了ACES将应用的超高精度时频传递技术,为我国自主研究并实现相关空间时间频率系统及其应用提供参考。最后简述了我国正在建设的空间站时频系统主要情况和实施计划。

通用无源超高频射频传感标签

射频电磁波供电的无源无线传感器可以突破应用环境和电源供给的限制。提出通用的可编程无源超高频射频标签,标签包括阻抗传感器传感电路和数据采集电路、电磁波供电模块以及无线通信模块,传感数据通过后向散射传到查询器。自供电模块采用预充电方式,保证传感测量鲁棒性,提高传感标签的无线查询距离。通过对阅读器查询流程的优化,提高了多标签查询效率,使同步查询多标签用时近似等于查询单标签用时。将电感型磁场传感器接入该通用传感标签进行了测试。结果表明,样品标签的最远无线工作距离的平均值达到3.27 m,无源无线测量结果与有线测量结果的线性相关系数达到了0.997 4,且两者的误差水平基本一致,均不超过1.0%。

空间激光时频传递技术研究现状及趋势

基于激光的空间时频传递主要有基于激光脉冲幅度调制的双向时频传递、空间相干光相位时频传递和基于光梳的光学双向时频传递三种技术体制。对近年来空间和大气中激光时频传递的探索和实验进行了简要介绍,对三种空间激光时频传递技术体制的发展现状和趋势进行了总结和分析,并对比了三种技术体制的特点,为未来相关工作提供借鉴和帮助。

空间时频传递综合控制系统设计与开发

基于自由空间链路进行的时间频率传递方案一直是国内外研究的热点。实验方案利用两个飞秒光学频率梳以及线性光学采样技术实现极高精度的自由空间时频传递,在该领域展现出巨大的潜力。为了对其进行更深入的研究测试,亟需开发一套空间时频传递综合控制系统,主要负责数据采集之后的大批量数据传输、数据处理算法实现以及对整个系统的控制。针对以上需求,给出了该系统的设计方案与主要流程图,最后基于实验运行结果对本系统的可行性进行验证。

金秋硕果累累 学报佳音频传

今年初夏,在河南平原大学召开的全国首届职业大学学报暨主编工作研讨会上,与会代表一致通过成立全国职业大学学报研究会筹备组,由江汉大学学报任筹备组组长。江大学报肩负平原会议的重托,积极开展全国职业大学学报研究会的筹建工作。经过多方努力,于目前已获中国高等职业技术教育研究会的正式批准,兹录《批复》如下:“《关于申请成立全国职业大学学报研究会的报告》已收悉。经理事会研究。

利空频传跌出超预期底部

本周走势再次体现了所有市场参与者要对市场敬畏,连日来近乎残酷的走势表现不仅再次打破了预筑底的矩形,而且打破了2661点,创出了自去年11月份以来的调整新低。显然,本次调整超出了多数人的心理预期。

光纤通信网中波长选择开关的时频传递性能

为了适应高精度光纤时频传递与光纤通信网融合的发展趋势,对光纤通信网中常用的波长选择开关(WSS)的时频传递性能进行了研究。基于波分复用、单纤双向还回和光学真时延补偿的方案搭建了一套高精度光纤时频传递系统,研究了WSS的输出端口、输出损耗和输入光信号的偏振态变化对时频传递性能的影响,并在此基础上研究了含WSS的时频传递系统的开闭环特性以及闭环情况下WSS的动态切换对时频传递系统的影响。实验结果表明,WSS的引入对光纤时频传递性能的影响是可以控制的,证实了在含WSS的商用光纤通信网中进行高精度时频传递是可行的。

一种用于空间光学频率信号稳定度评估的微波双向测量系统

针对星地复杂环境下空间光学频率信号稳定度评估的需求,设计基于微波时频传递链路的双向时差测量系统.利用内置激光器对光学频率信号光纤传递链路进行相位漂移检测并补偿,控制光频信号传输时延;基于马赫-曾德尔干涉仪结构进行光学本振合成,提高射频信号质量;通过分时复用实现对通道载波多普勒频率牵引和相位跟踪,实现高精度测量.地面测试结果表明该系统可实现测量系统附加频率稳定度5.07×10^(-14)s/1 s,5.31×10^(-16)s/300 s,2.36×10^(-17)s/1×10^(4)s,7.46×10^(-18)s/8.64×10^(4)s.

基于光纤环形网的多点高精度时频传递方法

研究了基于光纤环形网的多点高精度时频传递的方法,提出了终端站对钟差自感知的方案,将对钟差的感知测量以及补偿转移到终端站执行,实现网络中各个终端站与中心站的时频同步。搭建了长度为100 km的光纤环形网多点时频传递系统,实验研究了链路中色散带来的不对称性偏差的校消方法,验证了链路温度变化下的多点时频传递性能,测量的时频传递同步误差的峰峰值低于400 ps,均方根误差小于60 ps,表明终端站可以在光纤环形网的任意位置灵活接入。

射频供能传感网面向融合检测的部署调度方法

当射频供能传感网应用于目标检测时,对节点的部署位置和充电/感知调度表进行合理规划可有效提高系统检测质量.基于融合检测模型,首先归纳了使得系统检测质量最大化的节点部署和调度联合优化问题,证明了该问题是NP完全问题.然后分析了融合半径对检测率的影响,提出了基于贪婪算法的节点部署调度联合优化算法.通过小规模网络、大规模网络及基于真实数据集的仿真,将该算法分别与全局最优解、分阶段优化贪婪算法进行了性能比较.实现结果表明:所提出的联合优化贪婪算法获得的系统检测质量在各组仿真中均优于分阶段贪婪算法,并且在小规模网络中接近于全局最优解.

射频供能传感网能量源移动路径约束下时延最小化供电方案

射频能量捕获技术是解决传统无线传感网由于节点电量有限而生命周期受限的有效方法。现有的射频能量源移动供电方案中,能量源可以无限制地沿任何方向行进到网络区域内的任一位置来给节点供电。然而在现实场景中,能量源通常只能沿着既有道路行进。考虑能量源行进路径约束下的供电总时延最小化问题,分别提出全程移动供电方案和部分位置停留供电方案,并提出高效算法来确定这两个方案的最佳行进路径和供电时间。仿真结果表明,两种方案的供电总时延均显著优于转折点供电基准方案。相比于部分位置停留供电方案,全程移动供电方案的计算复杂度较低,但供电总时延更长一些。

基于量子压缩感知的宽带射频信号测量

随着雷达、电子战和5G通信等无线射频技术的快速发展,对宽带射频信号的测量和实时频谱表征变得越来越重要.传统射频信号实时测量技术受模数转换器采样率和数字信号处理能力的限制,存在测量带宽窄、数据量大、易受电磁干扰等问题.本文提出一种基于量子压缩感知的射频信号测量技术,使用集成电光晶体作为射频传感,通过被测射频信号调制光子波函数构建压缩感知机,实现对宽带射频信号的压缩测量,显著提升了频谱感知带宽.实验演示了工频和中频高压信号的长时间频谱监测,以及高频射频信号的实时频谱测量.在傅里叶极限频谱分辨率下,实现了GHz量级的实时频谱分析带宽,数据压缩率达到1.7×10^(-5),可以满足5G无线通信、认知无线电等应用对宽带射频信号频谱测量的需求,为发展下一代宽带频谱感知技术提供了新的技术路径.

测频测周方法集成下湿度传感电路的参数优化

在研制智能化湿度仪的测频测周集成方法基础上 ,结合传感阻频电路的数学模型 ,研究了湿敏元件的等效电阻和等效电容随湿度的变化规律 ,进而实现对传感阻频电路的参数优化 ,获得了优良的湿敏传感特性 ,同时通过简单的运算求取有效的最优参数下的标定数据 .

基于鲁棒学习与时空信息素的抗干扰射频层析成像方法

针对射频链路接收信号强度(RSS)基准值易受环境因素影响,以及兴趣目标与环境耦合引发的多径干扰所造成的射频层析成像性能衰退问题,提出基于鲁棒子空间学习和时空信息素的抗干扰成像方法。链路RSS表示为环境相关的背景和目标运动相关的前景两部分,构造RSS时间序列矩阵,其中背景部分通过矩阵低秩性建模,前景通过混合高斯分布建模,形成对RSS测量噪声鲁棒的MoG-LRMF模型,设计EM算法求解模型参数以获得前景信息。以此为基础实现目标成像,根据目标运动具有时空相关性的特点,引入时空信息素图抑制多径干扰噪声,提高目标定位的精度和鲁棒性。实验结果表明,本方法在室内及室外均表现良好,对于存在外部物体运动或阻挡的情况下仍能有效实现单(双)目标的成像,具有较好的抗干扰性、鲁棒性和快速性。