GPS校频的压控振荡器设计

提高压控振荡器(VCO)的频率稳定度和噪声抑制能力,是基于反馈控制原理与GPS驯服校频技术频标产生电路获得高稳定度、高准确率的标准频率信号的关键。综合差分对型VCO,LC型VCO的优点,研究压控振荡器的噪声与频率调节范围及稳定时间的关系,设计一种全差分结构的LC型压控振荡器(使用COMS电容阵列作LC元件),具有较高的电源噪声和衬底噪声抑制能力。仿真结果表明,该压控振荡器的频率稳定时间短,准确度锁定在GPS标准的准确度上。

基于M估计卡尔曼滤波的GPS校频系统频差处理方法研究

在采用GPS卫星信号驯服地面晶振方法设计的频率源中,GPS与晶振的频率差信号存在噪声干扰。利用标准卡尔曼滤波算法直接对频率差信号进行滤波处理,信号噪声中的野值会影响滤波精度。提出一种基于最小和函数估计卡尔曼滤波方法,通过该M估计的影响函数导出加权矩阵,判别频差信号是否为野值,进而对滤波新息进行修正。在某GPS校频系统中的应用表明,野值对滤波精度的影响得到有效抑制,系统输出频率准确度优于5.0×10^(-12)。

一种基于ARMA模型的GPS校频系统频率保持方法

GPS信号校准晶振信号频率源可输出高准确度时频信号。但当GPS接收机受到某些因素影响而无法接收GPS信号时,系统只能通过晶振自身保持一定的频率标准输出。晶振由于老化等因素,其输出频率会产生漂移。针对短期GPS信号丢失后晶振输出的频率漂移问题,提出一种基于ARMA模型的频率保持方法。利用GPS信号丢失前的系统历史校准数据,建立晶振性能退化模型,进而完成对系统输出频率的补偿,使其保持相对稳定的高准确度频率输出。将该方法应用到某GPS信号校准晶振信号频率源系统中,结果表明在短期GPS信号丢失后,预测的系统频率准确度平均相对误差可达1.80%。

基于改进的强跟踪滤波GPS校频系统误差处理方法

GPS信号校准晶振信号频率源系统可输出高准确度时频信号,但GPS信号在传输和接收过程中会产生随机抖动或野值,给系统频率校准带来误差。为减小GPS信号随机抖动和野值所带来的影响,根据GPS信号与晶振信号准确度互补的特点,建立GPS信号校准晶振信号频差模型,利用强跟踪滤波算法对频差信号误差进行修正。针对GPS信号中存在的野值问题,对强跟踪滤波算法进行改进,根据残差变化率的大小判别野值,利用替代法对野值加以修正,提高滤波准确度。将该方法应用于某GPS信号校准晶振信号频率源系统,可使系统输出频率准确度达到10-11量级。

GPS信号校准晶振信号频率源误差在线修正方法

针对GPS秒信号包含的随机抖动和较大野值、晶振因老化和温度等特性产生的频率漂移给频率校准带来误差的问题,建立GPS信号校准晶振信号频差数学模型,提出利用状态和参数联合估计的卡尔曼滤波算法对频差信号中包含的随机噪声误差进行在线修正。针对GPS秒信号中较大跳变产生的野值问题,通过对卡尔曼滤波算法中新息序列加权的方式来消除野值的影响,使系统保持高准确度的频率输出。进行数值仿真和实例验证,结果表明:将该新息序列加权卡尔曼滤波算法应用到某GPS校准晶振频率源系统中,能使系统输出频率准确度优于1.0×10-12。

基于Wiener过程的GPS校准晶振型频率源守频方法

GPS校准晶振型频率源系统接收不到GPS信号时,仅能依靠晶振自身保持较高频率标准输出。该文针对短期GPS信号丢失后晶振输出频率漂移问题,提出一种基于Wiener过程的频率漂移校正补偿方法。该方法通过建立晶振输出频率的老化特性退化模型,将温度作为加速应力引入模型参数。利用GPS信号丢失前的系统历史校准数据,采用极大似然估计法估计模型扩散参数,采用Kalman滤波方法估计模型漂移参数,进而预测晶振失锁后的频率漂移量,完成对系统输出频率的补偿校正。将该方法应用到某GPS校准晶振型频率源系统中,结果表明在GPS信号丢失后的短期内,系统的输出频率准确度能够保持在9.7×10^(-11),满足短期内的计量需求。