基于FPGA与TDC的GPS-铷钟时间同步系统

描述了一种高精度的GPS-铷钟时间频率同步系统,系统输出标准10MHz频率,同时输出高精度的1PPS同步时间信号,在GPS信号驯服下系统同步精度可达到7.2ns,输出频率准确度优于1E-12。论文阐述了系统的原理,给出了测试数据,结果表明,系统指标满足工程应用要求。     

基于北斗卫星系统的频率标准源的设计与实现CSCD

在对北斗二代导航定位接收机输出的1PPS信号进行测试、分析、研究的基础上,采用数字滤波器滤波和电压的积分控制相结合的方法,滤除信号传输过程中的干扰,使其输出相对平稳的1PPS信号来驯服铷原子频标。研究北斗接收机驯服铷钟原子频标的模型,采用精密时间间隔测量、高精度数字比相、计算机自动控制等多种先进技术,完成对铷原子频标的跟踪控制,实现与星载铷钟同等精度的时频信号输出。研制了一套北斗接收机驯服铷原子频率标准源,该频率标准携带方便,性价比高,既可以为时统、通讯系统提供现场计量技术保障,又可以实现对原子频率标准的远程校准、核查。     

同步式GPS欺骗干扰信号生成技术研究与设计

出于对"低、慢、小"无人机进行导航定位诱骗的实际需求，在实验室原有的异步生成式GPS欺骗干扰源的基础上，研制了一种小型化的同步生成式GPS欺骗干扰源。首先，在异步生成式GPS欺骗干扰源射频信号模型的基础上，考虑到干扰源信号处理延时、欺骗信号的传播延时、无人机上目标接收机所接收真实卫星信号状态以及无人机运动模型，建立了对同步欺骗信号仿真时间和状态参数进行精确计算的数学模型。其次，通过本地授时型接收机提供驯服后的基准时钟和秒脉冲（1PPS）信号，实现欺骗干扰信号与真实卫星信号系统时的同步，并通过高阶直接数字频率合成（DDS）技术精确控制信号参数、保证欺骗信号到达目标接收机接收天线相位中心时与真实信号的相位状态在成功诱骗所允许的误差范围之内。最后，通过商用接收机和无人机进行了实验验证，在无人机上目标接收机正常跟踪真实卫星信号的前提下，开启同步生成式GPS欺骗干扰源发射欺骗信号，能够使目标接收机逐渐偏离正常定位测速结果而产生受控的定位测速结果。结果验证了同步信号模型和所设计同步信号生成电路的正确性，且表明同步生成式GPS欺骗干扰源能够实现对商用接收机和无人机导航定位的诱骗。      

NBS/GPS原型接收机的结构和性能特性

利用两个地面站的位置是已知的这个事实,美国国家标准局(NBS)提出了一种全球定位系统(GPS)信号在专用存取信道中的特殊应用问题。因此,如果从这两个地面站观察同一卫星,就有很好的时间传递能力。NBS 研制的一种原型接收机的特点是时间传递精度极高,而且成本低。即使不知道通过接收机的绝对时延值,人们也能通过了解两个接收机之间的时延差而进行绝对的时间传递。从接收到的卫星信号所得到的接收机输出端的均方根时间起伏值好达3.5ns,这是由于使用了平均时间为15秒全向天线的缘故。这噪声被表征为白噪声调相,此噪声经过平均可以低于系统噪声,而系统噪声在环境温度为几度范围内大约为1毫微秒。测量 NBS(博尔德市)和美国海军天文台(USNO,华盛顿特区)之间的时差,得到的天与天之间的时间起伏约为5ns。将软件与接收机组合成全自动的系统,用 Z80A 微处理器来调整接收机锁相环的幅度和调整合成器,对额定的多普勒偏移进行校正。该接收机还有一个突出的特点,就是可以利用微处理器来校准0.1ns 的内部时间间隔计数器。用户所需要的只是一个本地的秒脉冲信号、一个5MHz 的信号及其本地坐标。     

多通道GPS共视法时频传递接收机的研制

GPS共视法是国际上流行的远距离时间频率传递技术,核心是共视法接收机。我们成功研制了多通道GPS共视法时频传递接收机系统,硬件部分主要由自主研制的高精度时间间隔计数器和Motorola生产的VPONCORE GPS引擎组成,软件符合时间频率咨询委员会(CCTF)发布的GPS共视法数据处理软件标准化指南的要求,与单通道GPS定时接收机相比,界面更友好,操作更方便,具有很强的分析处理数据功能。经测试证明多通道GPS接收机零基线共钟共视时间比对的不确定度小于4 ns(仰角40°),与国外报道基本相同。     

GPS共视法时间同步试验

在介绍接收GPS(导航星全球定位系统)时频信息,进行远距离时间同步的基本原理和方法之后,着重分析了国内首次 GPS 共视法时间同步实验的结果和搬运钟验证的结果。实验取得了上千公里两地钟 GPS 共视同步误差优于 13ns、单站单星连续测量15分钟不确定度小于15ns、搬运钟验证符合程度优于80ns 的好成绩。     

导航星全球定位系统(GPS)时钟计划:现在和将来

全球卫星定位系统(GPS)计划的成功首先取决于铯和铷原子频率标准和晶体振荡器的可靠性和工作特性。GPS 可以自豪地提供铷钟在轨道上运行两年的成功经验和铯钟在轨道上运行一年的成功经验。本文总结了最近六个月来计划局所开展的活动和铯钟、铷钟在轨道上的性能。在介绍 GPS 时钟计划时,我们着重介绍 GPS 用户部分情况和开展工作的打算。     

GPS软件接收机原理样机设计与实现

为了满足GPS/INS(Global Positioning System/Inertial Navigation System)超紧组合导航系统研究的需要,克服硬件接收机参数固定,适应性差的弱点,设计了一种参数可调、灵活控制的GPS软件接收机.采用GPS L1频率的中频采样信号,运用FFT(Fast Fourier Transform)频域捕获算法和锁相环与锁频环相互辅助的载波环路,实现了信号捕获、码环和载波环路跟踪、导航电文提取与解码、伪距及导航定位解算,并与NovAtel公司的FlexPax型硬件接收机进行了比较.跑车测试结果表明,该GPS软件接收机捕获迅速、跟踪准确,导航定位精度小于10m,动态抗干扰能力明显优于一般GPS硬件接收机,适合于GPS/INS超紧组合导航系统的应用.     

Rb~(87)激射器的短期频率稳定度及系统效应

本文主要分析与估算铷(Rb)激射器可能达到的频率稳定度,并研究有关光抽运率、泡温、耦合系数及接收机噪声等因素的影响。对上述各系统效应对激射器频率的影响作了分析。实验证明它们主要对长于一秒的频率稳定度有影响。如何控制激射器的各主要参数使其产生的相对频移小于1×10~(-14)分别进行了估算。     

多通道定时型GPS接收机的时域特性测量和分析

ＨＰ５８５０３Ａ ＧＰＳ时间与频率参考接收机（ＧＰＳＴＦＲＲ）是一种多通道的定时型的ＧＰＳ智能接收机。介绍了这种接收机的时域特性测量和分析的结果。结果表明：ＨＰ５８５０３Ａ既可作为精密时间与频率标准源，又可满足广泛应用的要求，代替铷原子钟。     

一种地基GNSS接收机差分码偏差估算方法

GNSS不同频点间的码伪距作差会引入信号的差分码偏差(DCB),包括GNSS卫星及地面接收机的DCB.本文提出一种地基GNSS接收机差分码偏差参数估算方法,首先由电离层文件参数作线性插值,计算出电离层延迟误差.之后对IGS站观测文件进行加权最小二乘法估计,得到GPS卫星和地面GNSS接收机的L1C频点和L2P频点间码偏...     

GPS锁定晶体振荡器的数据处理方法研究

针对GPS锁定晶振频率标准,提出了一种滑动平均值法滤波方法,通过这种算法建立新的取样值与历史取样值相关性,适当选取取样点数形成滑动滤波窗口,改变滑动滤波窗口大小,能有效克服GPS接收机输出的1×10^-6的波动影响,可以在很短的时间间隔内解算出被控晶振与GPS的偏差值。应用于控制算法,不断修正压控晶振的频率,使晶体振荡器锁定在GPS频率标准上。     

用铷原子钟对PC进行时间校准及其误差分析

个人计算机（以下简称PC）的系统时间由其自带的RTC晶振提供,其时间频率准确度并不高。为此,综合考虑各种方案,采用外部校准时间的方法提高PC时间的准确度。通过时间间隔测量的方法获得了作为校准时间结果的钟差值,并对实验结果做了详细分析。测试结果表明,PC与铷钟同步标准偏差小于1ms。经过时间校准后的PC可以作为网络时间服务器。     

星载铷原子钟频率特性星地测量技术研究

阐述了借助地面测控站对星载铷钟进行监测,以实现铷钟在轨运行频率特性的四种测量方法:单向时差比对法、双向时差比对法、利用GPS系统时间比对法和激光时差比对法,并对这四种方法的测量原理进行了分析和比较。对育种卫星搭载国产铷钟的试验方案和测量结果进行了介绍。     

基于硬件信号模拟器的电离层TEC监测仪 差分码偏差长期变化

利用硬件信号模拟器可以标定电离层TEC监测仪的差分码偏差.通过对相同接收机时隔近41.5月进行的两次差分码偏差标定实验,以GPS系统为例分析了硬件标定法得到的差分码偏差随时间的长期变化情况.结果表明:接收机差分码偏差均值从第一次实验的16.122ns增加至第二次实验的16.749ns,在约41.5月的时间内增加约0.627ns,月增量为0.0151ns,增加比较缓慢;第二次实验的差分码偏差标准差也有所增加,但增量也不大（均值分别为0.05ns和0.07ns）.此外,两次标定实验的TEC测量精度（均方根误差）均达到约0.3TECU,对应的差分码偏差误差约0.1ns,这说明该接收机差分码偏差变化的一致性较好.若不加以再次标定,第二次实验时TEC测量误差将增加至约1.8TECU,月增量约为0.0434TECU.      

Low-cost precise measurement of oscillator frequency instability based on GNSS carrier observation

Global navigation satellite systems (GNSS) receivers can be used in time and frequency metrology by exploiting stable GNSS time scales. This paper proposes a low-cost method for precise measurement of oscillator frequency instability using a single-frequency software GNSS receiver. The only required hardware is a common radio frequency (RF) data collection device driven by the oscillator under test (OUT). The receiver solves the oscillator frequency error in high time resolution using the carrier Doppler observation and the broadcast ephemeris from one of the available satellites employing the onboard reference atomic frequency standard that is more stable than the OUT. Considering the non-stable and non-Gaussian properties of the frequency error measurement, an unbiased finite impulse response (FIR) filter is employed to obtain robust estimation and filter out measurement noise. The effects of different filter orders and convolution lengths are further discussed. The frequency error of an oven controlled oscillator (OCXO) is measured using live Beidou-2/Compass signals. The results are compared with the synchronous measurement using a specialized phase comparator with the standard coordinated universal time (UTC) signal from the master clock H226 in the national time service center (NTSC) of China as its reference. The Allan deviation (ADEV) estimates using the two methods have a 99.9% correlation coefficient and a 0.6% mean relative difference over 1–1000 s intervals. The experiment demonstrates the effectiveness and high precision of the software receiver method.