基于导航卫星的高精度授时技术

基于导航卫星授时长期稳定度高的特点,结合铷原子钟优良的短期稳定度和低漂移率特性,提出了一种高精度授时技术。以导航接收机1 PPS为基准对铷原子钟进行驯服,通过高精度时差测量、卡尔曼滤波、增量式PID算法3个关键技术对外提供高精度授时服务。验证结果表明,输出1 PPS相位稳定性达到±0.2 ns以内,驯服期间1 s稳定度达到3.76E-12。

北斗用于5G基站高精度授时的应用探讨

我国于20世纪末开启了研究探索卫星导航系统,历经三十多载,北斗卫星导航系统已经初见成效,能为全球提供卫星导航服务。当下5G基站主要采用直挂美国的全球定位系统(GPS)进行同步,考虑到安全性和可靠性,文章探究了采用我国自主研发的北斗卫星导航系统进行5G基站同步授时的可行性。

基于快速拟合的高精度授时技术

本文针对采用晶振产生本地时钟的卫星导航接收机的高精度授时问题,特别是考虑在卫星失锁等不定位情况,提出了一种具备快速拟合的时间同步控制方法,提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。文中分析了影响卫星导航接收机授时精度的几个关键因素,给出了时间同步的软件设计算法实现,在某型卫星导航接收机上进行了测试验证。测试结果表明:本文设计的基于快速拟合的时间同步控制算法有效,提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。

蜂窝移动网络低成本高精度授时

传统的网络授时和卫星授时方法受制于授时精度和部署环境,难以满足移动网络业务对高精度同步的需求。针对这一问题,提出了一种移动终端低成本基带授时模组设计,并基于软件定义了无线电的移动通信基站和展锐模组,实现了原型授时系统。定义了移动网络授时端到端的误差源模型和基于空中接口物理层信号的网络授时技术的原理,并重点阐述了如何基于授时信令精确下发绝对时间及如何基于多种空口物理层信号的时延估计补偿、误差感知、鲁棒的机制和统计补偿等方法在移动网络中实现亚微秒的同步精度。实验结果表明,单次空口授时精度优于10^(-7)s。

基于TDC和ARM的高精度北斗授时系统设计

针对已有的电力、通信等授时系统精度较低的问题,设计了一种基于TDC和ARM的高精度北斗授时系统。该系统以STM32F2xx/STM32F4xx芯片作为核心信号处理器,对比标准1PPS与1PPS的相位差,结合TDC对时间延时的高精度测量技术,采用PID算法调整本地OCXO压控值,使OCXO输出稳定的时钟频率,进而达到高精度授时目的。目前,北斗接收机授时精度一般优于50ns,而授时精度低于20ns即达到高精度授时标准。实验结果表明,该方法授时精度能达到13ns,能够实现北斗高精度授时。

基于GNSS精密单点定位的高精度云平台授时

采用GNSS精密单点定位(PPP)技术和时钟驯服技术,构建了基于PPP的云平台高精度授时方案,研制了搭载多系统GNSS接收机板卡、恒温晶振(OCXO)和数字信号处理器(DSP)的授时原理样机。利用协同精密定位平台分析中心(武汉)提供的5 s间隔卫星轨道和钟差产品,采用PPP技术实时解算授时终端坐标和钟差,通过驯服恒温晶振输出亚纳秒精度的1 PPS,实现了长时间高精度的授时能力。本文通过短基线比较和与UTC绝对时间基准比较,验证了精密单点授时精度(RMS)优于1 ns。

附加先验信息约束的BDS-3精密授时算法

考虑到高性能原子钟的高稳定性及对应站钟钟差序列历元间强相关等特点,对接收机钟差附加先验信息约束进行精密单点定位授时测试。基于BDS-3的B1C/B2b观测信息测试结果表明,相比于传统授时模型,附加先验信息的精密授时模型具有更高的授时性能,尤其是短期稳定性提升效果可达60%。此外,BDS-3的B1I/B3I和B1C/B2b组合观测值PPP精度基本相当,均可获得水平方向优于0.5 cm、高程方向约2 cm的定位精度;得益于B1C/B2b更高的观测数据质量,其定位精度较B1I/B3I组合提高13.8%。

GNSS高动态导航终端检定系统设计及实现

随着特种装备对高精度、高动态性能及姿态测试的新需要,现有检测计量系统已不满足当前的测试需求。本文设计并构建了GNSS高动态导航终端检定系统,创新性地提出利用高精度转台模拟真实运动场景,通过角度编码器、高精度授时接收机保证控制及测试精度,运用转台状态显示及测试评估软件对测试数据进行处理,完成对被测对象的评估,并对建成后系统的关键指标进行了验证试验。结果证明,该系统可实现对导航终端进行高动态、高精度的测试。

高精度网络对时技术及其应用

针对以太网传输时间精度低的问题,本文阐述了网络时延的产生,分析比较采用两种不同协议对网络时间同步的影响,重点研究消除网络时延对时间同步影响的方法,探讨了在网络条件下如何提高对时精度的问题,给出了基于同步以太网的科考船时频系统设计。

基于PTP授时的高可靠时间统一系统的应用研究

现如今,各领域对时间统一系统的性能要求越来越高。以往的时间统一系统大多使用网络时间协议(Network Time Protocol, NTP)进行授时,但该协议只能提供毫秒级的同步精度,且主时钟一般为固定不变的,无法满足测控等应用领域的高精度、高鲁棒性的要求。基于此,对基于IEEE1588标准(Precision Time Protocol,PTP)授时的高可靠时间统一系统的应用进行了深入研究。本系统采用PTP协议进行授时,可使系统时间同步精度达到纳秒级,并以最佳主时钟算法(Best Master Clock,BMC)为理论基础,设计并实现手动设置与自动选择两种模式的双机热备功能,满足了测控等应用领域对时间统一系统的高性能要求。相比较以往的时间统一系统,本系统大大提升了系统的授时精度与鲁棒性。

高压电缆故障在线测距技术中高精度时间同步实现

目前基于行波原理的高压电缆在线测距技术大多采用双端配置,该技术依赖于高度精准的时间同步,为了准确定位电缆故障点,测距分辨率一般要求为米级。根据生产需求兼顾经济性,文中分辨率采用2 m,对应时间同步准确度采用20 ns,该时间准确度是目前电力系统标配的时间同步装置所不具备的。文中研发的高精度时间同步技术,可以满足电力电缆故障双端在线测距对于高度精准的时间信号需求。

基于NTP的高精度时钟同步系统实现

Windows操作系统内置的NTP授时精度不高,分辨率最高只有10ms。给出一个基于Windows操作系统的计算机网络同步时钟实现方案,该方案可以有效提高计算机时钟同步精度,在LAN中时钟同步精度达250μs。同时采用了校正时钟频率误差算法,校正后的时钟长期计时误差能达到10天少于1s。

基于通信网络的高精度时间传送技术

本文介绍了一种新型的时间传送方式,其特点是时间信号源精度高,基于普通通信网络,可以实现低成本高精度的时频信号传送。经实测表明,由于采用了广域精确授时(WPT)技术获得了纳秒级的时间信号源,结合高精度网络时间传送技术(CS),从端跟踪主端的同步性能可以保证10ns以内,远远高于目前ITU-T和我国通信行业相关标准规定的1100ns指标。

一种高精度秒脉冲产生方法

针对目前全球定位系统接收机输出的秒脉冲精度较低,并且随着时间的推移会有阶段性偏差,整体授时性能只在百纳秒量级的问题,提出一种基于全系统多频点接收机频率预补偿修正秒脉冲输出的方法:采用接收机观测值噪声间接分析全系统多频点接收机的误差成分,确定接收机晶振的误差项和秒稳性能;分析影响秒脉冲精度的主要因素;最后在全系统多频点接收机上进行实验验证。结果表明,该方法能长时间稳定地输出秒脉冲,整体性能可达到24 h峰峰值小于11 ns,1倍标准差(1σ)小于2 ns。

基于北斗的高精度MLAT系统设计

传统的MLAT定位依赖于GPS技术,不仅安全性无法保证,精度也相对较大,文章将北斗高精度定位技术及高精度授时技术与MLAT系统相结合,提出了一种高精度MLAT定位系统,可大幅提升MLAT的定位精度。

GPS授时技术在高速公路诱导灯全路段同步闪烁上的应用

利用GPS高精度授时技术实现高速公路诱导灯全路段同步闪烁,本文通过硬件电路和软件流程描述了该技术的同步原理。本文采用型号为NEO-6M的GPS模块对诱导灯控制电路的时钟信号进行校准,达到所有诱导灯在同一个时钟节拍下闪烁,从而实现全路段所有诱导灯同步闪烁。

基于自适应抗野值Kalman滤波技术的卫星导航接收机授时方法

在高动态与强干扰条件下,卫星导航接收机码跟踪环路与载波跟踪环路会出现异常抖动进而影响卫星导航接收机的授时精度,针对这一问题提出了一种新的基于抗野值Kalman滤波技术的卫星导航接收机授时方法。该方法可以有效消除码环与载波环的异常抖动对解算出的卫星钟差的影响,并且对连续出现的野值也有很好的剔除效果。同时该授时方法还可以有效地对卫星导航接收机的晶振频率误差进行估计,进而对1PPS(pulse per second)信号发生器的频率控制字进行调整,提高系统的授时精度。经过实验验证,该授时方法可以有效提高卫星导航接收机的授时精度以及授时系统的鲁棒性。

利用GPS驯服校频技术提高晶振性能

采用高精度GPS授时信号驯服校频技术调节高稳晶振的频率,能够提高晶振的准确度和长期稳定性,同时输出同步于GPS系统的时间同步信号。可以广泛应用于试验部队计量测试、测控通信、时间统一系统中。还能推广应用到电信、电力等部门,具有很高的经济效益和应用价值。

光纤时间传递系统设计及误差分析

现有卫星授时体系精度限制以及光网络的成熟发展,使得光纤授时成为高精度时间同步的方案之一。利用双向对比法授时原理设计光纤时间传递系统。介绍系统硬件组成,开发了一套基于Windows系统的控制测量软件,实现了整个系统的自动化控制。测量系统的时延并进行了分析,为后续补偿算法的设计提供了技术支撑。

基于NTP的uIP协议栈改进与实现

传统uIP协议栈使用系统定时器作为时钟信号,在面向同步控制时容易引起服务器端设备的循环读取。针对这一问题,引入NTP网络授时协议和估计误差系数k,并通过测试确定误差系数k。通过定制uIP协议栈中的UDP报文格式,实现了NTP客户端的功能。在AVR Network网络开发板上进行了时钟偏移测试。测试结果表明ping响应控制在1ms以内,平均时钟精度提高至0.0029ms。