GPS授时校频方法研究与试验结果

为了解决多目标综合测量系统各测站之间时间同步和频率校准问题,提出了利用GPS(Global Positioning System)单星或多星共视方法进行站间时间同步与校频,给出了这两种方法的计算公式,分析了星历误差、星钟误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多径效应和接收机硬件延迟对时间同步精度的影响.为了验证GPS授时校频精度,进行了相关试验.通过与铯原子钟比对,表明利用GPS可实现纳秒级时间同步,校频精度也优于5.0×10-11,多星共视具有更高的同步校频精度.      

一阶扩展差分方法在测站GPS时间误差修正中的应用

分析了全球定位系统（简称GPS）时间测量原理、时间测定误差和差分误差消除模型,给出了在航天测控站两套GPS授时系统应用一阶差分方法,即站间单差定位方法,减小误差,提高时间准确度的思路方法,并提出了多站站间单差定位的一阶扩展差分模型。该模型可以用来获取测站多套GPS授时系统的精确时间和任意2个系统时钟同步误差比对。     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号相位差测量方法

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号相位差测量方法,给出了时间梳原理的数学模型,并详细分析了其特点,并将此原理首次应用于高频信号的数据采集中,可以用低频和被测信号构建一种高频等效采样技术,可以在不满足乃奎斯特采样定理下,对被测两路正弦信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合多重互相关技术,实现了对高频正弦信号的相位差的高精度测量,实验结果表明本文算法对高频信号对高频正弦信号的相位差测量具有很高的测量精度,尤其在低信噪比下也有较高的测量精度,具有较高的工程实用价值。     

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。     

空间多模冗余热备份嵌入式电子系统精确同步算法研究

为了使空间嵌入式电子系统冗余的热备份多模之间获得精确时间同步,基于IEEE1588协议,在空间多模冗余热备份嵌入式电子系统的全交织网络基础上,采用FPGA/ASIC技术,结合软件和硬件同步提出了一种精确时间同步算法.该算法既有硬件同步的精度优势,又具有软件同步的成本优势和容错能力,并且时间同步精度可达到百纳秒量级,经过系统仿真验证了此算法的有效性.     

基于光电编码器的电机变周期速度观测器设计

针对光电编码器在伺服系统应用中速度估计易受系统振动干扰和存在量化误差的问题,设计了一种基于变采样周期观测器的速度估计算法.通过观测器的积分运算抑制振动干扰;通过采样周期和光电编码器脉冲的同步,使量化误差最小;为了减小观测器离散域极点变化对算法性能的影响,保证变周期观测器在较大速度范围保持较高精度,给出了一种观测器增益系数的计算方法.实验表明该算法可以在保证动态性能的同时,有效抑制振动和量化误差引起的估计误差,提高速度估计精度.      

地外探测设备多传感器硬件时间同步方法研究

地外探测对多传感器数据同步采集有极高需求,针对地外环境无法接收到全球定位系统(GPS)信号的问题,提出一种面向无GPS授时的多传感器硬件时间同步方法.以嵌入式单片机系统(MCU)为核心设计高精度时间同步硬件框架,综合运用模拟GPS授时、秒脉冲(PPS)校时和脉冲触发结合的方法,分别对多路相机、惯性测量单元(IMU)和激光雷达进行数据采集同步,在上位机实现时间戳和数据的精确匹配.并搭建硬件平台,设计验证方案,实验测试同步误差.实验结果表明,该时间同步方法可实现传感器数据同步采集,同步精度约2 ms.相比现有地外探测设备,同步精度显著提高,对下一代地外探测设备数据同步采集、实现自主导航与避障有一定借鉴意义.     

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。     

短基线高准确度时间传递研究

为了实现守时系统与授时系统的高准确度时间同步,通过搬运钟法对微波时间传输系统的可测量时延部分进行准确测量,应用测量结果对微波时间传输系统进行校准,将GPS共视比对结果与微波时间传输系统的单、双向比对结果进行分析研究,并用BIPM(BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES)给出的结果进行验证,得出两种不同时间同步方法的同步误差和两种不同方法产生误差的主要原因,给出了两种不同方法在时间统一系统中的的最佳应用模式。     

双向时间同步系统的设备时延校准技术研究

设备时延校准误差是卫星导航系统中伪码测距实现双向时间同步的重要误差因素,其精确校准是实现时间同步的关键技术。针对设备时延问题展开研究,提出了一种物理含义清晰、易于测量的设备时延的新定义。设计实现了一种双向时间同步系统的设备时延校准方案,基于时间同步站硬件平台验证了设备时延校准的有效性,试验结果表明时延校准的精度与准确度达到了亚纳秒量级。     

基于非线性变换的加速度计误差标定与补偿CSCD

为提高三轴加速度计测量精度,分析其误差来源和产生机理,建立了误差模型;根据误差模型和重力场幅值不变特性,推导出非线性观测方程。引入两个未知的参数向量,通过数学变换把非线性观测方程变形为关于新未知参数的线性方程;然后采用批量最小二乘法求出新的未知参数,并根据误差模型参数和新未知参数之间的关系,利用逆解析运算求出对应的零点偏差、灵敏度误差和三轴不正交误差。实验结果表明,加速度计正负误差峰值间距可以减小100倍左右,精度可达10-3m/s2,并具有很好的可重复性。该方法算法效率较高,补偿效果显著。     

基于遗传算法的航空发动机部件特性修正

研究了航空发动机部件特性修正技术,提出了一种基于变适应度函数的模型优化算法,以达到减小总体建模误差,提高模型精度的目的.在稳态模型的基础上,对引气系数、总压恢复系数和各部件的特性进行了修正,使修正后的模型输出与实验数据相一致.采用改进遗传算法,对交叉率和变异率进行了非线性自适应调整,并根据误差大小调整适应度加权系数,避免算法陷入局部最优,同时减小最大建模误差.仿真结果表明,修正后各实验参数平均误差从2.420 8%减小到0.321 7%,模型满足稳态误差小于2%的要求.      

卫星—激光时间同步方法

本文回顾了半个世纪以来时间同步方法的进展。近期,激光新技术已开始在时间同步工作中应用,并将与卫星技术相结合,有希望成为一种具有毫微秒准确度、全球时间同步的新手段。文中还叙述了激光时间比对的原理。介绍上海天文台已建立的激光测距装置的工作原理以及计划进行的地面激光时间比对实验。最后提出了在我国开展这方面研究工作和推广应用的初步设想。     

位置度误差微机数据处理数学模型

位置度误差是形位公差测量中的重要项目,但按照最小条件确定位置度误差,在实际工作中却遇到很大的困难,主要是计算量大、数据处理精度低。我们用微型计算机与万能工具显微镜组成联机数据处理系统,可以较好地解决上述问题。由于微型机数据处理功能较差,在数学模型的建立上应有独特之处。本文简略地介绍了联机数据处理系统的结构,着重介绍了微机数据处理的数学模型的原理、筛选原理和软件设计流程图。该数学模型可简化计算程序,可用较少的内存,较快的速度进行均布孔位置度误差的计算。     

交会对接远距离导引精度分析

为确定交会对接任务地面远距离导引控制可达到的精度,分析了影响精度的误差因素;提出了利用简化动力学模型、采用拟平均根数法和协方差法进行误差传播计算的方法;推导了误差传播和误差分析数学模型;进行了仿真计算.结果表明:远距离导引终点精度主要由传播误差决定,在一定初始条件下,当外推时间小于6 h时,终点位置精度可达到2~5 km,速度精度可达到2~3 m/s;误差传播中,沿迹和径向误差因素占主要成份,且随外推时间增加沿迹误差影响逐渐增大;终点精度的提高应从抑制沿迹、径向误差着手.提出的地面导引控制精度分析方法综合考虑了各种误差因素,计算便捷,适用于工程方案设计阶段的精度分析与估计.      

干涉型光纤安防系统偏振误差机理分析

对应用于安全防范、石油管道监测的双马赫-曾德型光纤安防系统的结构及工作原理进行分析.针对现场测试结果,分析了影响系统精度的误差因素,提出影响系统精度和增加误报率主要是由于偏振态变化不一致导致的两路干涉信号幅值波动以及附加相位噪声引入的距离定位误差.并展开对系统偏振衰落形成机理及其主要影响因素的定量定性分析,同时建立数学模型,进行仿真计算.最后通过对双马赫-曾德型光纤安防系统样机进行实验,验证了分析结果的正确性.     

空间引力红移实验的原理与精度

通过对文献[4, 5]关于空间引力红移实验原理与精度的分析,根据爱因斯坦惯性力与引力等效的原理,提出在航天器内部,重力的大部分被惯性力抵消,因而其中的微重力比轨道重力小很多(失重).因此,应当把星载原子钟的重力势取为与微重力相当的有效重力势,而不能简单地将星载钟的重力势取为轨道重力势.另外,检验相对论红移需要将理论值与实验值进行对比,这两种数值均具有误差,而检验精度取决于误差较大者.因此,如果不提高地球重力模型(例如EGM2008)精度而只提高测量精度则不能提高检验精度.     

时间—数字转换器在时间间隔误差测量中的应用

讨论了时间—数字转换器实现原理。讨论了时间间隔误差的定义及其在同步系统分析中的重要性。从提高测量动态范围和分辨力两方面 ,讨论了时间—数字转换器在时间间隔误差测量中的应用方法。     

三轴磁传感器正交性校正的矢量校准方法

提出一种基于误差分离的矢量校准法用于三轴感应式磁传感器的正交性校正.建立了正交性校正的矢量校准数学模型，针对校正过程中的安装误差进行误差项分离校正，结合卡尔曼滤波与最小二乘法对模型参数进行求解得到正交性校正矩阵.仿真和实验结果表明，基于矢量校准数学模型的校准方法可行且有效，在输入磁场2.5nT情况下，测量误差由传统方法的0.0962nT减小到0.0019nT.此方法已应用于某星载感应式磁力仪的正交性校正.      

通讯—导航—识别综合系统中导航功能的实现

同步时分多址系统,根据接收到的同一网络中用户的讯号,可以以很高的精度完成讯号到达时间的测量。以此为基础,在通讯系统中增加一些软件模块,可以完成相对导航功能。如果网络中的某些用户,具有准确已知的地理位置,也可以提供绝对导航功能。本文论述相对导航的实现方式,并对其中的主要误差来源进行了讨论。