基于PCI总线的时统接口卡的WDM驱动设计

时统接口卡是基于PCI总线的即插即用扩展卡,其主要功能是接收输入的时统信号以获取统一的系统时间并保持高精度的准秒同步,同时给外系统提供准秒1PPS、B（DC）码以及定制的脉冲等信号。本文介绍了基于WDM模型的时统接口卡驱动程序设计,主要介绍了驱动框架的实现,中断的处理以及驱动程序接口函数库的设计和实现。     

一种新型国产时统设备

一、前言为了与进口的外测系统配套,国内几个单位共同协作,成功地研制了一种新型的时统设备——SMZ-1。这种时统设备采用了国际通用的IRIG-B型时间码;并且增加了微机系统,完成时间码的转换、检测、定时控制、延时计算及时间记录等功能,使设备初步实现了智能化。本设备的研制过程中考虑了国内原有时统设备的现状,时间码也作了某些修改,接口考虑了新、老设备的兼容。本设备的基本组成如图1所示。可分为时间信号产生、同步与对时、控制与记录三大部分。     

一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计

在分析了B码码型特点及其接口终端基本工作原理的基础上,提出了一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计方法。该终端是由少量外围解调电路,一片复杂可编程逻辑阵列芯片和一片C805F系列单片机芯片组成的。对设计中存在的难点,如交流码的解调,同步脉冲信号的提取等部分,提出了较为新颖的解决方案。最后介绍了设计中使用的嵌入式芯片的性能特点。与传统的方法相比,该设计方案具有体积小,成本低,工作稳定等优点,完全能够替代传统的B码机箱的功能。     

基于数字滤波的低频时码秒脉冲抖动平滑方法研究

低频时码授时信号在接收时,由于环境等因素的影响会导致解调得到的低频时码秒脉冲出现抖动。为减小该抖动现象对低频时码定时精度的影响,基于我国低频时码授时系统(BPC),研究并设计基于数字滤波的秒脉冲抖动平滑方法,通过仿真实验,验证分析了最小均方误差(LMS)自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法的有效性和抖动平滑性能。结果表明,低频时码秒脉冲的抖动现象可以通过BPC 1PPS (one pulse per second)和本地1PPS之间的相位差波动情况反映;LMS自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法对BPC 1PPS的抖动平滑处理均有明显效果,卡尔曼滤波算法的抖动平滑效果更优,但存在一定的收敛时间,LMS自适应滤波算法的滤波结果响应速度快,但抖动平滑性能受滤波器阶数的影响。所以,在实际应用中,应根据实际需求选择合适的滤波器及相关参数。     

基于国产Linux平台的设备管理软件设计与实现

针对国产Linux操作系统不能提供高精度时间,也不能实时响应外部事件的问题,设计和实现了时统中断设备管理软件.该软件采用内核模块技术管理设备,利用设备的中断信号调度应用程序,并为应用程序提供高精度的统一时间.为提高外部中断事件的响应时间,时统中断设备管理程序采用tasklet机制管理中断,为不同的中断事件建立不同的管理队列,采用较小粒度的旋转锁以提高代码的并发性.时统中断设备管理程序能为应用程序提供μs级精度的精确时间,中断响应时间为10 μs级.经过长时间测试,系统运行稳定可靠,开销小,功能和性能都满足工程需求.     

基于匹配滤波和时间恢复算法的B(AC)码数字解调技术

针对靶场时间统一系统中B（AC）码解调的现状和存在的问题,本文从匹配滤波和时间恢复两个方面入手,阐述了一种B（AC）码在噪声和波形失真条件下的数字解调技术。     

船用时统设备NTP网络授时服务的实现

为了满足船用入网设备多样化的用时需求,并保证船舶系统内部时间的一致性和准确性,在满足船用时间统一系统特点的基础上,设计了一种具有NTP网络授时功能的船用时统设备,增强了船用时统设备的通用性.时统设备作为船舶系统的NTP 1级授时服务器,基于NTP向用时用户同步时间.根据实际使用环境,给出了NTP网络授时最简方案,并对N...     

一种基于时间触发光纤通信网络时钟同步设计

为解决传统时间触发光纤通信网络(TTFC网络)的时钟同步拥堵问题,提出了基于改进型串行时间 码(IRIG-B码)的TTFC网络时钟同步方案。该方案采用了改进型的IRIG-B码作为时钟同步方式,改进型 的B码信号将同步周期和码元脉宽调整为传统B码的1%o,即改进型的B码信号为每毫秒1帧的时间串码,同时采用数据总线与时钟总线相分离的设计模式,避免了TTFC网络中发送端时钟与数据发生冲突的同时增加了对时的精度。为进一步验证方案的有效性,基于可编程逻辑器件(FPGA)逻辑设计搭建环境进行测试验证。最终试验结果表明,该方案能正确的进行数据收发,同时有效地避免了TTFC网络中的时钟与数据发送冲突,提高了系统带宽。     

基于FPGA的IRIG-B码国军标编解码设计

IRIG-B码作为航天航空遥测系统的主要时间,起着关键作用,IRIG-B码出自美国IRIG-106标准,所以IRIG-B码相关产品设计时也多以美标为主。随着国产化进程的不断推进,国产遥测系统中自主核心技术更是起到主导作用。设计基于IRIG-B码国军标,使用FPGA作为核心控制器,可高效精确地将GPS时间编码输出为B(DC)码格式,也可将B(AC)码时间快速准确的解析出来,经测试验证基于FPGA的IRIG-B码国军标标准的编解码设计准确度高、稳定性强,可应用在相关测试设备中。     

GPS信号的检前记录技术

使用和研制能接收GPS这种频谱扩展信号设备的部门,都希望将这种信号进行检波前记录(GPS用户设备的研制经历很长时间,在这个过程中,信号仿真器仅起部分作用)。借助于重放设备,同种或改型接收机又可使用这些GPS信号,这时可改变捕获、处理、检波和跟踪环路,使接收机参数最佳化。实际上,扩频信号检前记录系统很难研制成功。因为该系统不仅要求适当的相位线性度,以保持欲提取的信息量,而且有时还必须保持记录信号的严格信噪比特征。由于频谱扩展信号的信噪比为负,难于用现有的一般测试设备对检波前记录系统的输出质量作出有效的评定。鉴于此,本文指出有可能使用许多试验靶场现有的磁带记录仪,配合相应的辅助设备而工作。这种辅助设备类似于为美国海军“三叉戟”计划设计的设备(记录经飞行中导弹转发的C/A码信号)。文中较详细地叙述了基本技术,以使潜在用户了解必要的设备组成,并根据其使用情况评价本文作者所使用的方法。     

时统信号数字信道传输误差分析与研究

通过对时统信号的理论分析和实际测试验证,准确地分析出时统信号经数字信道传输产生的误差来源于信道的群时延失真和增益频率特性的影响,同时提出了克服传输误差的三种方法：第一种是改善时统信号特性的发送补偿法,已在现有设备上通过修改编码软件方法实现;第二种是改善信道传输特性的信道拓宽法,已在现有设备的伴音信道上验证;第三种是改善时统设备接收适应能力的接收均衡法。完成了均衡器的设计和制作。并通过了实际测试验证。最后对三种方法进行了对比分析。     

同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK技术

介绍了一种同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK(高斯最小偏移键控)技术,分析了其调制及解调原理,推导了相关调制、解调及频谱公式,并与UQPSK(非平衡四相相移键控)体制进行了比较。通过对其频谱及误码性能的仿真分析得出,在非线性信道和高码速率下,基于GMSK体制的遥测和伪码测距系统比基于UQPSK体制的系统在包络恒定和频谱利用率方面具有明显优势。     

BDS接收机星间载波相位偏差

BDS(BeiDou satellite navigation System,北斗卫星导航系统)的MEO/IGSO (Medium Earth Orbit/Inclined Geosynchronous Satellite Orbit,中圆地球轨道/倾斜地球同步轨道)卫星在D1导航电文上调制了NH(Neumann-Hoffman,奈曼-霍夫曼)二次编码,而在GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)卫星上未使用.利用北斗MEO/IGSO和GEO卫星进行差分定位时,采用不同NH码符号映射规则的接收机之间会出现半周载波相位偏差的问题,严重影响RTK (Real-Time Kinematic,实时动态差分)应用.通过分析半周载波相位偏差的形成机理,从单差、双差、三差应用角度分别研究了半周载波相位偏差的影响.分析结果表明,接收机NH码符号映射规则与卫星不一致时,接收机直接用乘法器对NH码解调将存在反相,也即引入了半周载波相位偏差;在满足特定条件下,单差和双差应用时会存在半周载波相位偏差的问题;三差应用时不存在半周载波相位偏差的问题.最后,提出了需在北斗接口控制文件中明确卫星NH码调制或映射规则的修订建议.     

基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统

北斗三号系统的基础服务可以为全球用户提供精度优于20ns的信号,更高精度的时间同步应用,需要如GNSS共视、全视、PPP或卫星双向时频传递等专用方法,成本高,并且需要专业维护,只适合小范围应用。在研究了各种高精度时间比对技术的基础上,基于国家授时中心的标准时间UTC(NTSC),提出了基于北斗卫星实时共视、实时全视和实时PPP多种技术互补融合的纳秒级全球授时方法。结合时延绝对标定与分段标定组合的设备时延标定,以及振荡器动态驯服等技术,建立了标准时间远程复现系统,由服务端和用户端两部分组成。服务端由国家授时中心维护,用户仅需要安装一台标准时间复现设备,并通过互联网或北斗短报文信道自动持续从服务端获取服务数据,即可在本地恢复出溯源至标准时间UTC(NTSC)的时间频率信号。系统可为全球用户提供与UTC(NTSC)偏差小于5ns的1PPS信号,以及万秒频率稳定度优于5×10^-13、相对频偏小于5×10^-14的10MHz信号,授时A类不确定度优于2ns。目前已经为多个行业提供服务。     

某通信系统中时间同步技术

在一些复杂的嵌入式通信系统中,往往采用原子钟来实现各个节点间的时间同步.然而原子钟价格昂贵,且维护不便.本文讨论采用高精度高稳定度的恒温晶振,使用电子技术,实现通信系统时间同步的一种方法.我们基于此技术所设计生产的时统设备经过验证达到了用户的技术指标,完全满足该通信系统对时间同步的要求.     

基于DSP的高动态数字解扩接收机的研究

讨论了高动态、低信噪比、长伪码序列扩频信号的伪码捕获、跟踪、载波跟踪与数据解调方法。提出了一种基于高速数字信号处理技术和现场可编程逻辑器件 ( FPGA)的全数字高动态解扩接收机方案。     

高精度秒脉冲信号的产生

通过介绍高精度秒脉冲信号的实现原理以及实现中的关键技术,分析了如何减小由码跟踪环路测量误差导致的秒脉冲信号随机抖动误差,提出了减小由直接数字频率合成器导致的秒脉冲信号系统钟模糊误差的实现方法。最后给出了在＂北斗＂一号卫星标校机工程应用中的实际性能,统计精度（1倍标准差）为1.7ns,保证了标校设备能高精度地服务于BD-1导航定位系统。     

GPS精度控制措施对差分修正的影响

第二批新型GPS卫星能控制标准定位信号(C/A码)的精度,其方法是抖动卫星时钟和扰乱星历数据相结合。这种能力就称精度控制(可用性选择,SA)。差分GPS工作除了能为基准站周围的用户消除电离层、对流层和其它慢变化误差的影响,还能大大减小SA的影响。设计基准站的一项主要技术问题是修正值的更新速率。直到最近还认为要保证5-10米的定位精度,需要每10秒更新一次GPS差分修正值。最近第二批新型GPS卫星发射入轨,就没有把握说这一更新速率已足够。本文介绍了从第二批GPS卫星最近获得的数据进行统计分析的结果,特别是位置、速度变化和相关时间。将差分基准站设备接收这些信号得到的伪距修正值加到导航接收机的伪距上,得到修正值更新速率对差分GPS性能影响的估值。     

高光谱观测卫星高精时间同步方案设计与应用

为了满足星上高光谱相机、全谱段光谱成像仪、星敏感器等时间精度敏感仪器的高精度时间同步需求,高光谱观测卫星上设计了可适应多种精度需求的时间同步方案。对于系统时间,综合通过星地时差集中校时、均匀校时、GPS总线校时、GPS硬件秒脉冲校时等校时方法进行时间修正;对于终端用户,分别给出直接采用广播的进行本地时间修正的时间同步方法、采用广播及内部秒脉冲的时间同步方法、采用广播授时和不同秒脉冲校时方案的地面时间重建算法。利用在轨数据,对卫星星敏感器、全谱段光谱成像仪及可见短波红外高光谱相机的曝光时刻时间重建方法进行了应用说明,并对不同方法的时统误差进行了分析。     

GPS转发记录和接口系统

15年来,一直在用GPS转发信号跟踪美国海军的三叉戟导弹的试验发射。经检验其实时绝对定位精度总在20米以内,事后在8米以内。为美国陆军“大气层外再入体拦截器分系统”(ERIS)计划已研制出一种40立方英寸的弹载GPS转发器,现已可供美国以及北约盟国政府的各种试验靶场使用。但是,目前用来接收GPS转发信号、计算目标位置和速度的用户地面设备,体积大而昂贵。这就限制了GPS转发器的更广泛使用。为此,美国空军西靶场与“3S”公司订合同,投资设计一种主要利用商品化遥测设备的廉价GPS转发处理器。本文介绍了如何构成工作样机,以验证这种“转发记录和接口系统”(TRIS)的可行性。样机表明该系统可以由下列部件构成,即现有商品化遥测设奋、为美国空军靶场应用联合计划办公室开发的GPS设备以及少量用户设备配件。