高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

BD2/GPS高精度同步时钟装置的设计与应用

针对CCD(Charge Coupled Device)相机在探测脉冲激光光斑过程中曝光时刻与脉冲激光同步的问题, 提出一种利用超前预测方式同步触发CCD相机抓拍光斑图像的高精度时钟源设计方案。该装置主要采用北斗2导航系统(BD2： BeiDou2 navigation satellite system)/全球定位系统(GPS： Global Positioning System), 双模接收单元提供的协调世界时(UTC： Universal Time Coordinated）时间以及高精度秒脉冲（PPS： One-Pulse Per -Second）时间基准作为同步时钟装置的基准源, 并结合现场可编程门阵列(FPGA： Field Programmable Gate Array)高速时序计算与微控制单元接口技术, 保证CCD相机同步抓拍时间, 从而完成高精度的同步触发。实验表明, 该装置可以提供微秒级时间同步精度和标准授时信息, 有效地缩短了CCD相机曝光时间, 得到完整清晰的高信噪比脉冲激光光斑图像。     

基于北斗的电力系统时间同步装置设计

针对电力系统时间同步中单一时间源出现的信号状况较差或时间源切换过程中的误差等问题,采用北斗二号同步卫星以及GPS同步卫星的双时钟模式授时方案实现系统主时钟内部的时间在一定的精度内确保稳定的输出.系统充分利用现场可编程门阵列(FPGA)硬件方法快速的优点,通过IRIG-B码的编码解码,利用FPGA内部的PLL锁相环的PFD将VCO产生的内部时钟信号与输入秒脉冲相位对齐,使系统可以准确输出1PPS秒脉冲,为电力系统提供可靠的时间同步.     

电磁法仪器高精度GPS同步系统设计

为了提高电磁法勘探仪器同步系统的同步精度和抗干扰性,提出一种新的基于全球定位系统(GPS)和恒温晶振(OCXO)的同步系统方案。通过对GPS秒脉冲特性和OCXO频率特性的分析,采用卡尔曼滤波对秒脉冲中的随机噪声进行滤波处理,提高其精度。并以处理后的秒脉冲信号作为基准在线校正OCXO基本时钟,保证其输出频率的精度。采用具有电磁兼容设计的MC9S12XS128微控制器实现秒脉冲的卡尔曼滤波和OCXO在线PID校正,提高系统的抗干扰能力。研究结果表明:GPS锁定时同步脉冲精度稳定在25 ns以内。该方案提高同步系统的同步精度和抗干扰性,同时可以提高仪器野外工作的效率。     

海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现

为了实现发射装置、接收装置及海洋可控源甲板监控系统的同步,需要利用高精度的GPS对钟系统实现在海洋环境中同步对钟。首先对海洋可控源甲板监控系统作简要介绍;分析在海洋环境中如何应用GPS对钟系统实现监控船与深海探测装置的时域和频域的同步;重点研究了在海底探测装置中设置的GPS对钟系统的单片机实时时钟(RTC)与GPS卫星的PPS秒脉冲的同步,从而达到了海洋可控源甲板监控系统与海底探测装置同步采集数据的目的。     

基于 GPS 的全网同步时钟的建立和误差校正

分析基于ＧＰＳ（全球卫星定位系统）技术提供的高精度时间建立电力系统全网同步时钟时可能产生的误差和延时的各个环节、产生原因及数量级，并研究减小或避免各种误差或延时的技术手段。ＧＰＳ时间信息的引入及处理和数据的采集及传输过程均可能对同步时钟造成一定的误差和延时。延时的影响可以通过精确的测量和分析进行补偿，误差项是降低时钟精度的主要原因，只能通过设计和算法优化尽量减小。经补偿和优化后所得到的同步时钟的精度为２μｓ。     

一种高精度温度补偿晶振自动标定与测试系统设计

高精度时钟同步是海洋水下分布式同步观测的关键技术之一。针对温度补偿晶振在高精度时钟同步应用中的二次标定需求,给出了一种基于 GPS、数控高精度恒温槽的温度补偿晶振自动标定与测试系统。带有温度测量和压控输入的温度补偿晶振模块放入高精度数控恒温槽中,系统根据温度补偿晶振模块与 GPS 的高精度时钟偏差自动调整其压控输入,获得并记录各个温度点的温度测量值与压控输入值。测试结果表明,可将被测温度补偿晶振模块的频率稳定度由5．5～6．3×10－8提高到1．5～5．4×10－9。     

分布式实时系统的集中式相对时钟同步方法

提出了集中式相对时钟同步方法,采用客户机/服务器模式,使用服务器的CPU时钟作为整个系统的全局时钟,时钟服务器周期性地轮换向各客户机发送时钟同步请求,克服了以往同步算法由于网络竞争引起附加延迟而造成的不精确的缺点,同时可以获得比物理时钟更高精度的时钟同步.测试结果表明:时钟同步进程周期在10 s以内时,同步后客户机的时间与服务器同步源的时间的偏离值一般在±5 μs以内.集中式相对时钟同步方法具有精度高、安全可靠、成本低三大优点.     

基于环状拓扑的网络时钟同步

时钟同步是很多网络应用的基本要求。本文研究并设计实现了基于环状拓扑的分布式多主机时钟同步系统。系统使用面向单向延迟测量的Altair&Vega（A&V）方法支持两主机间的时间同步，利用特有的环状拓扑上的累积误差提高系统的精度。文中详细介绍了动态环状逻辑拓扑的控制方案和高精度的相对时钟偏移修正方案，并对测试结果进行了详细的分析，通积累误差得到毫秒级的同步结果。     

触发方式对低速相机采集图像时间准确度的影响

针对使用低速相机连续采集高时间精度图像序列的需求,系统地研究了3种典型相机触发模式（硬件触发模式、软件触发模式、连续采集模式）下,低速相机采集图像序列时间精度、误差的大小以及误差规律.基于高精度时间光编码技术,对各种触发模式下采集的单张图像进行时间编码,从而获得了采集每张图像的准确时间,计算不同触发方式下得到的图像采集时间间隔与标准时间间隔之间的误差（走时误差）.实验结果表明:软件触发的图像序列精度较差,走时误差值为32.2 ms,硬件触发与连续采集模式下图像序列的时间精度高,走时误差值均分布在±0.1 ms范围内,稳定性好.对于对时间精度要求较高的实验,在实验过程中应尽量选取精准的触发模式,即硬件触发模式或连续采集模式.      

高精度多功能时间校验仪的研究与设计

高精度多功能时间校验仪是利用高精度GPS授时模块产生标准信号来驯服本地的压控恒温晶振,保证给系统提供高精度、高稳定度的时钟信号。在测量的方法上采用等精度测量法消除±1的测量误差,利用时间间隔测量法提高测量精度。同时选用荧光点阵显示屏,进行图文显示,具备了良好的人机接口。仪器还提供测量频率、周期、相位、日计时误差等功能,扩展了仪器的应用范围。     

单相单脉冲触发电路设计

采用通用集成电路设计了一种单相单脉冲可控硅触发电路。该电路利用接近开关作为控制集成触发器的触发。同步信号的积分与移相信号比较产生触发脉冲,抗同步信号的高频干扰和波形畸变的能力强。本电路采用专作集成电路设计,具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外部器件少、单电源工作,调整方便等优点。     

PCF8563在MT测深仪中的应用

为了解决MT测深仪在GPS配件损坏或GPS信号较差情况下不能工作或采集时间记录出现紊乱的问题,给出了利用GPS(Global Positioning System)和RTC(Real-Time Clock)解决的方案,并在自主研发的长周期MT测深仪CLP中进行了实施。介绍了系统设计思路与电路的设计原理、主要程序设计算法,给出了野外测量结果,对结果进行了分析,分析结果说明该仪器的基于GPS和RTC的时钟功能可胜任大地电磁测深工作要求。     

GPS伪距差分解算改进模型的研究

差分GPS定位技术是通过基站与移动站之间的空间相关性，来消除公共误差部分，以提高定位精度。伪距差分是目前用途最广的一种定位技术，文章详细列出了GPS伪距差分解算模型的数据处理算法，对于伪距差分中的有关问题提出了改进模型，该模型降低了对基准站接收机时钟的要求。由于基准站的精确坐标已经知道，在计算卫星坐标时，要计算接收机钟差，因此基准站的接收机钟差可以精确获得。     

基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿方案

针对基于多条耦合器声表面波式小波重构器件中各个尺度器件之间时间不同步的问题，提出了补偿多条耦合器和输出叉指换能器之间距离来实现时间同步的延时补偿方案．该方案利用声表面波在晶体基片表面的延时特性，通过在声表面波器件内部进行延时补偿，确保了各个尺度重构器件在同一触发信号作用下具有相同的响应时间，解决了由于时间不同步造成的重构误差问题，避免了由于利用外部延时电路而增加器件的体积和功耗．对一个具有三尺度、基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿实验结果表明，该方案能够有效地解决不同尺度小波重构器件之间的时间不同步问题．     

基于FPGA的高精度多路同步脉冲产生系统研究

高功率Z-pinch实验采用多路并联的方式来满足其负载对电流的需求,为了实现脉冲功率的有效叠加,要求在满足稳定性的前提下,对每一路脉冲功率系统的运行时序精确控制.高精度多路同步脉冲产生系统针对这一问题,通过对时序逻辑的精确分析,巧妙地运用FPGA技术,使得其数字脉冲延时体系在提供16路触发信号与16路指令信号的同时,仍能稳定工作在200 MHz时钟下,不但很好地满足了不同的实验要求,而且保证了系统的稳定性,提高了系统精度.     

基于GPS同步采样技术在电子系统中的应用

基于GPS高精度授时作为电力系统的同步时钟,实现电力系统高精度数据的同步采样.文中介绍了基于GPS的同步采样原理,并着重论述了其在电力系统状态监测、控制测量和继电保护等方面的应用研究.     

一种全数字延时触发器设计

传统的单稳延时电路需外接RC支路,故精度不高,稳定性差,预置不直观。与之相比,全数字化设计的触发器采用时钟计数与预设值较容易实现延时,准确性、稳定性大大提高。延时范围与时钟频率有关,亦随计数器位数增加而增加,最高分辨率由器件响应速度确定,定时精度与时钟步长有关。由于采用数字比较方法,可实现不同量程（μs~数10s）切换。该设计可用于要求较高的实验场合。     

GNSS导航电文空间信号测距误差分析

空间信号测距误差(Signal-In-Space Range Error,SISRE)描述卫星广播星历误差和钟差参数误差在用户平均星站方向的投影,是影响用户定位授时精度的关键因素.本文以事后精密轨道和钟差参数为基准,分别评估Galileo,GPS和BDS-3卫星的广播星历轨道用户测距误差(User Range Error,URE)、钟差参数误差、SISRE的大小和特征.结果表明,Galileo,GPS,BDS-3的SISRE分别为0.14,0.49,0.35 m.三者的广播星历轨道URE分别为0.14,0.27,0.09 m.三者的钟差参数误差分别为0.14,0.41,0.35 m.Galileo广播星历径向轨道误差和钟差参数误差之间具有很强的相关性.两者相互抵消,可有效降低Galileo卫星的SISRE.不同类型GPS卫星的钟差参数误差和SISRE有明显区别.随着GPS卫星的更新换代,其钟差参数误差和SISRE会逐步降低.BDS-3卫星具备与GPS和Galileo卫星显著不同的特征:(1)BDS-3卫星广播星历轨道径向误差和钟差参数误差的相关性较小,自洽性较差;(2)BDS-3卫星广播星历轨道URE较小,而钟差参数误差较大.其中,BDS-3卫星的广播星历轨道URE小于Galileo和GPS,但是其钟差参数误差对SISRE的贡献显著大于Galileo和GPS.通过比对上述卫星的SISRE大小及特征,指出提高钟差参数精度是提高BDS-3卫星空间信号精度的关键.