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18.6 ps的标准偏差。     

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。     

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。     

国产皮秒级商用MTIM测量仪比测

介绍国产皮秒级商用多通道时间间隔测量仪(MTIM)随同北斗导航系统建设的发展历程,通过在工程应用中比较分析国产MTIM测量仪与外国知名厂商MTIM测量仪比对测量数据,结果表明,国产MTIM测量仪的测量分辨力优于10ps,测量噪声小于15ps,测量不确定度小于20ps,通道固定时延随温度变化的温度系数小于1ps/℃;单批次、数十台、数以百计的高性能MTIM测量通道被用户合格验收。这表明小批量产的国产皮秒级商用MTIM测量仪足以比肩于国外同类知名产品。     

频率捷变时间精密测试系统

较详细地介绍了捷变时间的定义以及６种常用测量方法的原理、数据处理过程、及测量结果等内容。６种方法分别为检相－示波器法、鉴频－示波器法、检相－时间间隔计数器法、鉴频一时间间隔计数器法，ＨＰ５３７２Ａ测频和ＨＰ５３７２Ａ测相。给出了这几种测量方法的适用范围和优缺点。     

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。     

多通道感应同步器高精度融合及其FPGA实现

根据感应同步器的工作原理,设计了相应的励磁和信号调理模块,通过解算单元获取了绝对式感应同步器的粗精通道角度信息.针对多通道感应同步器的测量特点,采用谐波注入的方法,将粗精通道的数据进行了融合,有效地提高了系统的测角精度.设计并实现了基于FPGA的融合算法,确保了测量单元能够高精度实时跟踪.     

深空测角测速组合导航系统时间配准方法研究

深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合导航系统基本原理,阐述了在实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传输时延等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响。本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步。数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度。     

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。     

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。     

一种高速连续频率测量方法

给出了一种新型频率测量方法,论述了基本原理和线路实现,并对其误差进行了分析.此方法的特点是高准确度、高速度、低成本、并可连续测量.本测频方法特别适合航天、国防等领域的实时自动测控系统.     

一种新颖的时间间隔产生器

准确的时间间隔产生器在时间间隔测量仪器的标定和短时间的定时控制中很重要。在已有设备的基础上，用比较简单的线路，将稳定频率信号的周期转换成所要求的时间间隔信号，满足了这方面测量的要求。     

一种新颖的时间间隔生产器

准确的时间间隔生产器在时间间隔测量仪器的标定和短时间的定时控制中很重要。在已有设备的基础上，用比较简单的线路，将稳定频率信号的周期转换成所需要的时间间隔信号，满足了这方面的测量要求。     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号幅值测量方法

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号幅值测量方法,介绍了时间梳原理并详细分析了其特点,并将此原理应用于高频信号的幅值测量中,可以在不满足乃奎斯特采样定理的条件下,用低于被测信号的频率对被测高频信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合自相关和多重自相关技术,实现了对高频正弦信号的幅值的准确测量,实验结果表明本文算法对高频信号的幅值测量具有很高的测量准确度,尤其在低信噪比下也有较高的测量准确度,具有较高的工程实用价值。     

INS/SMNS组合导航信息融合算法

为了解决INS/SMNS(Inertial Navigation System /Scene Matching Navigation System)组合导航系统信息融合时涉及到的时间对准、多速率滤波、不等间隔以及量测滞后等问题,根据INS/SMNS组合导航主要应用于末制导段以及Kalman滤波与观测值的关系,提出了采用外推法进行时间对准、变周期离散化进行不等间隔多速率滤波、使用计算机软件消除量测滞后的解决方案.对比分析了常规Kalman滤波、消除量测滞后Kalman滤波以及方案的滤波精度.仿真结果表明设计的方案具有较高的滤波精度.     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号幅值测量方法CSCD

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号幅值测量方法,介绍了时间梳原理并详细分析了其特点,并将此原理应用于高频信号的幅值测量中,可以在不满足乃奎斯特采样定理的条件下,用低于被测信号的频率对被测高频信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合自相关和多重自相关技术,实现了对高频正弦信号的幅值的准确测量,实验结果表明本文算法对高频信号的幅值测量具有很高的测量准确度,尤其在低信噪比下也有较高的测量准确度,具有较高的工程实用价值。     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号幅值测量方法

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号幅值测量方法,介绍了时间梳原理并详细分析了其特点,并将此原理应用于高频信号的幅值测量中,可以在不满足乃奎斯特采样定理的条件下,用低于被测信号的频率对被测高频信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合自相关和多重自相关技术,实现了对高频正弦信号的幅值的准确测量,实验结果表明本文算法对高频信号的幅值测量具有很高的测量准确度,尤其在低信噪比下也有较高的测量准确度,具有较高的工程实用价值。     

时间比对中时间间隔测量与频率源比相的关系及其应用

目前的时间比对中通常采用时间间隔测量仪作为测量仪器,在这种条件下时间间隔测量仪的分辨力制约时间比对的分辨力。分析了时间比对过程中的时间比对和频率源比相之间的关系,提出了利用频率源比相测量间接完成时间比对的思路并完成了验证上述思路的实验。指出了这种间接测量的优点。     

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。     

原子钟长期特性测量系统的设计与实现

通过在对各种时频测量硬件的搭建,建立一套多台被测原子钟同时与本地频率标准钟比对的测量系统。该系统以数据库服务做为最底层的数据支持,能够实时的监控测量数据,显示当前被测原子钟的频率准确度,并能够在获得了足够的数据之后,计算和显示被测原子钟的日稳和漂移数据和曲线,方便时频计量人员操作,提高了送检原子钟的计量检定效率。