皮秒级时间间隔定标技术研究

传统的时间间隔产生和测量技术的不确定度只能到1 ns左右,无法满足高速测量需求。介绍了一种新的时间间隔定标技术,利用现有仪器解决了皮秒级时间间隔产生、校准的难题,将皮秒级时间间隔溯源到了时间频率的国防最高标准,实现了小至1 ps的皮秒级时间间隔准确定标技术。     

基于FPGA的高分辨力时间数字转换器的应用研究

高分辨力时间间隔测量技术在许多研究和应用领域中都具有十分重要的地位。基于FPGA技术，利用高分辨力时间数字转换器TDC芯片，设计出了一种高准确度时间间隔测量系统，该系统可以工作在不同模式及分辨力，也可以进行不同通道的选择，最多可以达到8个测量通道。测量结果显示，该测量系统可以达到18．6ps的标准偏差。     

数字通信信号漂移测量方法研究

在通信系统中,数字信号的传输漂移是衡量数据传输质量的一项重要指标,因此对数字信号漂移量的准确测量是非常重要的。介绍了数字通信信号漂移的定义、测量原理和目前国内外测量数字通信信号漂移指标的主要方法,示波器法和专用漂移测量仪表法适用于测量准确度要求不高的工程测量,而时间间隔测量法和频偏测量法适用于建立测量标准。最后简介了北京无线电计量测试研究所建立的数字通信信号漂移测量仪检定装置。     

声表面波色散延时线激励的高精度时间间隔测量方法

高精度时间间隔测量技术对国民经济与国防建设意义重大,论述了一种新的高精度时间间隔测量方法,可以达到1ps量级甚至更高的测量精度。该方法利用声表面波色散延迟线作为时间内插器,时间内插器起到时间拉伸的作用,从而可以获得多个观测值,由于平均的效果,总的测量误差将被大大降低。理论分析与仿真实验均表明该方法可以达到很高的时间测量精度,是切实可行的。     

采用硅雪崩器件的1000V、300PS脉冲产生电路

把一个马氏(Marx)成形的雪崩晶体管串联电路和一个脉冲上升时间锐化二极管串连,将会在50Ω负载上产生一个幅度大于1000V、上升时间小于300ps 的脉冲。这个电路的触发延迟时间大约是7～10ns,晃动小于100ps。这个电路已被用于产生高至5 KHz 重复频率的脉冲。引言快速上升时间(纳秒)高压(千伏级)电脉冲在仪器快速瞬态测量中有很多用途。典型     

精密时间间隔测量方法的改进

用于短时间间隔测量的量化时延法可显示较高的测量分辨力。然而 ,随着测量分辨力的提高 ,则需要更多的延迟组件和附加电路 ,这样不但设备的复杂度增加 ,而且还会产生附加误差 ,测量分辨力受到限制。提出一种改进方法 ,即在量化测量原理的基础上 ,利用细测与粗测相结合的方法来测量精密时间间隔。这种方法与CPLD相结合 ,可以在使用较少数量的延迟组件情况下 ,获得得 4 0 0ps的测量分辨力。     

WR 技术的发展与应用

本文介绍一种在精密时钟同步协议（PTP）的基础上发展而来的新技术——WR 技术（White Rabbit，白兔）。WR 联合同步以太网以及双混频时差法测量手段，通过对主从时钟间链路环路延迟的不间断高精度的测量，后以测量结果对从时钟的时钟信息进行动态校准，主从时钟的同步精度达到亚纳秒甚至皮秒级。文章先引出WR的发展历史，以及WR 中所包含的主要技术，并介绍目前WR 在某些科学领域所发挥的作用，最后提出WR 未来在其他领域的应用。     

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。     

基于时空和时相关系的时频处理方法

随着导航定位、空间技术、计量、精密时频测控包括各种量子频标的发展,对特高分辨力的时间测量和处理以及高频率的点频信号测量提出了更高要求。针对这方面的问题可以采用以信号稳定传输现象为基础以及相位变化规律存在于任意频率信号之间等特性达到高精度测量的目的。基于信号传播的稳定性,根据时间和空间之间的关系,通过建立针对性的传输通道把被测量的时间间隔与相应的路径上的延迟时间拟合进行测量。能够把被测量的时间间隔,尤其是短时间间隔量在空间的方向上展开通过对相应长度量的测量和处理算出被测量。作为对短时间间隔的测量结果,它可以成为传统多种技术的替代品,并且成为大量频率、周期和时间间隔测量技术与仪器精度进一步提高的关键手段。这项工作与传统的时—空关系的认识及利用结合更有利于对于时间、传输、空间的联系、单位的相关性等的理解进一步深化。另一方面,在频率信号之间基于最小公倍数周期会周期性地出现信号间相位重合的情况。这样在时间轴上,可以按照时间的延伸周期性地出现代表随着时间而进行的最小公倍数周期间隔的重合标志。在此基础上调整来自同一参考源的两个频率信号的频率关系,就能够调整时间轴上的时间标记。因此,基于上述频率信号特征的时间传输和处理技术可以实现建立在频率信号特性基础上的时间信号的形成、传递和处理等问题。     

星间DOWRT中的相对论效应分析与修正

推导了双向单程测距与时间同步(DOWRT,Dual One-Way Ranging/Time Synchronization)的解耦方程,分析了空间动态下DOWRT法的计算方法及相对论效应在测距和时间比对中的影响,提出了带有相对论效应修正的DOWRT算法,最后分别仿真分析了低轨编队飞行卫星和导航星座中的距离与时间同步测量中相对论效应引起的误差.结果表明:卫星间采用DOWRT测量方法时,由相对论效应引起的低轨短基线编队飞行卫星间距离测量误差为米级、时间同步误差为亚皮秒级,而在导航星座测量中引起近百米级距离测量误差和高达微秒级的时间同步误差.因此为了实现导航卫星间高精度距离与时间同步测量,必须进行相对论效应修正.     

基于北斗三号的长基线共视时间比对

卫星导航共视时间比对一直是远距离时间比对的重要方法之一。使用我国最新发射的北斗三号全球导航卫星，基于中科院国家授时中心（NTSC）和捷克光电研究院（TP）各自的时间产生和保持系统，开展了中捷北斗三号长基线共视时间比对试验。本文对中捷两站各自的北斗卫星可视数及其卫星高度角情况进行了统计分析，利用Vondark滤波对时间比对结果进行了降噪处理，最后将北斗三号共视时间比对结果与北斗二号及GPS共视时间比对结果进行了比较。结果表明：北斗三号在当前全球组网阶段中捷共视可视卫星数比北斗二号还少的情况下，其共视时间比对精度达到1.16ns，较北斗二号提升约19%，与GPS更为接近。     

Design and experiment of onboard laser time transfer in Chinese Beidou navigation satellites

High-precision time synchronization between satellites and ground stations plays the vital role in satellite navigation system. Laser time transfer (LTT) technology is widely recognized as the highest accuracy way to achieve time synchronization derived from satellite laser ranging (SLR) technology. Onboard LTT payload has been designed and developed by Shanghai Astronomical Observatory, and successfully applied to Chinese Beidou navigation satellites. By using the SLR system, with strictly controlling laser firing time and developing LTT data processing system on ground, the high precise onboard laser time transfer experiment has been first performed for satellite navigation system in the world. The clock difference and relative frequency difference between the ground hydrogen maser and space rubidium clocks have been obtained, with the precision of approximately 300 ps and relative frequency stability of 10E−14. This article describes the development of onboard LTT payload, introduces the principle, system composition, applications and LTT measuring results for Chinese satellite navigation system.     

Evaluation of a regional real-time precise positioning system based on GPS/BeiDou observations in Australia

The performance of real-time (RT) precise positioning can be improved by utilizing observations from multiple Global Navigation Satellite Systems (GNSS) instead of one particular system. Since the end of 2012, BeiDou, independently established by China, began to provide operational services for users in the Asia-Pacific regions. In this study, a regional RT precise positioning system is developed to evaluate the performance of GPS/BeiDou observations in Australia in providing high precision positioning services for users. Fixing three hourly updated satellite orbits, RT correction messages are generated and broadcasted by processing RT observation/navigation data streams from the national network of GNSS Continuously Operating Reference Stations in Australia (AUSCORS) at the server side. At the user side, RT PPP is realized by processing RT data streams and the RT correction messages received. RT clock offsets, for which the accuracy reached 0.07 and 0.28?ns for GPS and BeiDou, respectively, can be determined. Based on these corrections, an accuracy of 12.2, 30.0 and 45.6?cm in the North, East and Up directions was achieved for the BeiDou-only solution after 30 min while the GPS-only solution reached 5.1, 15.3 and 15.5?cm for the same components at the same time. A further improvement of 43.7, 36.9 and 45.0 percent in the three directions, respectively, was achieved for the combined GPS/BeiDou solution. After the initialization process, the North, East and Up positioning accuracies were 5.2, 8.1 and 17.8?cm, respectively, for the BeiDou-only solution, while 1.5, 3.0, and 4.7?cm for the GPS-only solution. However, we only noticed a 20.9% improvement in the East direction was obtained for the GPS/BeiDou solution, while no improvements in the other directions were detected. It is expected that such improvements may become bigger with the increasing accuracy of the BeiDou-only solution.     

粒子群优化粒子滤波的接收机自主完好性监测

接收机自主完好性监测（RAIM）是航空卫星导航接收机必不可少的功能,为保持全球卫星导航系统（GNSS）在卫星发生故障时系统性能不降级,需要对卫星故障进行检测和隔离。针对接收机观测噪声非高斯分布的特点,提出一种基于粒子群优化粒子滤波（PSO-PF）的故障检测和隔离算法。通过粒子群优化粒子滤波对状态估计进行一致性检验实现故障检测。采集实测数据验证算法的检测性能,并与基于基本粒子滤波的完好性监测算法进行比较,结果表明:本文所提算法在非高斯测量噪声下可检测并隔离全球定位系统（GPS）故障卫星,其性能优于基于基本粒子滤波的完好性监测算法性能,对研究北斗卫星导航系统（BDS）接收机自主完好性监测具有一定的意义。      

星地无线电双向法时间比对计算模型及其误差评估

卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步。因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。根据星地无线电双向法时间同步技术的基本原理,详细推导了其在地心惯性系中的基本计算模型,并以静止地球同步轨道卫星为例,分析了该计算模型中的距离改正项时延对星地间相对钟差的影响量级。     

SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法

提出了一种支持向量回归机(SVRM)辅助的北斗地球静止轨道(GEO)卫星反射信号土壤湿度反演方法。使用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线接收体制进行了地基实验,采集了北斗GEO卫星直射、反射信号原始数据,并从中提取直射、反射信号的相关功率,结合北斗GEO卫星的高度角与方位角信息作为输入,烘干称重法获取的土壤湿度作为输出对使用径向基(RBF)核函数的ε-SVRM进行了训练。独立测试集上的结果表明,SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与烘干称重法获取的土壤湿度参考值误差控制在3%以内,线性回归方程决定系数为0.897 9,均方根误差RMSE为1.492 6%,证明了该方法具有良好的泛化特性,实际应用中效果良好。      

基于北斗卫星反射信号的海面溢油探测方法及试验

为了监测小规模固定海域的溢油状况,针对岸基接收平台提出了一种基于北斗卫星反射信号的海面溢油探测方法,该方法将全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术应用于岸基条件下的海面溢油探测。进行了岸基试验,利用右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线分别采集北斗卫星直射与反射信号,在信号同步的基础上提取卫星直射和反射信号的相关功率,并结合北斗卫星的高度角与方位角信息,反演目标海域的介电常数来判断海面有无溢油。试验结果表明探测表面为油面时,介电常数反演结果均值为3.6,标准差为2.13,这与油的真实介电常数范围2.0~4.5一致,远小于海水介电常数,证明将GNSS-R应用到岸基海面溢油探测中具有可行性。     

γ测井仪计量特性在高品位铀模型上的验证CSCD

我国原有铀矿γ测井模型标准铀含量上限为1.09%,应用其校准的γ测井仪对高品位铀矿的测量结果曾饱受争议。在2014年研建高品位(1.83%、5.09%)铀模型后,用其对γ测井仪的计量特性在进行了试验验证后,结果表明仪器死时间和铀含量灵敏度没有显著变化,说明γ测井仪在铀含量5%以内的测量结果仍然可靠。