岸船卫星双向时间比对及其误差分析

详细介绍了岸船卫星双向时间比对原理,从原理得出,影响卫星双向时间比对精度的因素主要有2项:TA和TB的测量精度和双向比对链当中的不一致性。分析各误差源对岸船时间比对精度的影响,表明主要误差源为两站设备时延,它是由岸船通信系统时钟和时统时钟不同源引起的采样误差,误差最大达到0.104 ms;而测量误差和由于卫星和地面站运动引起的误差较小,一般不超过ns级。     

基于FPGA的高精度时频测量设计与实现

由于数字器件的运行时钟受限,基于数字处理芯片的时频测量的精度很难提高;利用FPGA内部锁相环的特点,设计了采用同频多相的多个时钟同时对输入信号进行测量,对各个时钟的测量值进行平均的高精度时频测量方法;介绍了采用产生多个同频多相时钟的方法,详细说明了采用多个同频多相的时钟同时进行时频测量的具体步骤;实际测量表明,该方法实现较为简单,能够在不提高时钟运行速率的情况下,成倍地提高信号的时频测量精度。     

基于FPGA的高精度时频测量设计与实现

由于数字器件的运行时钟受限,基于数字处理芯片的时频测量的精度很难提高;利用FPGA内部锁相环的特点,设计了采用同频多相的多个时钟同时对输入信号进行测量,对各个时钟的测量值进行平均的高精度时频测量方法;介绍了采用产生多个同频多相时钟的方法,详细说明了采用多个同频多相的时钟同时进行时频测量的具体步骤;实际测量表明,该方法实现较为简单,能够在不提高时钟运行速率的情况下,成倍地提高信号的时频测量精度。     

基于SDH网络的高精度授时研究

针对目前基于数字同步体系(SDH)网络的长距离时 频同步精度不高、不易与现有网络相融合等问题,提出了一种采 用桥接测量方式拓展SDH网络无源双向比对授时距离的新方法。分析了桥接测量法的中间站 时延测量误差。搭建了220km的4节点SDH实验网络,通过桥接测量法 跨越两个 SDH网元设备,利用桥接站时延数据的测量结果对终端时钟实施伺服控制,使其跟踪于 主站时钟。授时 系统的同步误差峰-峰值为965ps,均方差为117.7ps。实验结果表明,使用桥接测量和时钟伺服技术不但能有 效拓展授时距离,而且能在SDH网络终端再生与基准时钟高度同步的时间频率信号,达到较 高的授时精度水平。     

一种基于均匀量化移相的精密时间间隔测量技术

随着导航定位、空间技术的发展,对特高分辨率的时间测量以及高频率信号测量提出了更高要求。基于信号传输稳定的自然现象,文中提出了一种新的测量时间间隔的方法,利用信号的时相关系,对时钟信号进行均匀量化移相,等效的提高的时钟脉冲的频率,精度可以大大提高,对器件的要求可以降低,实现起来也非常简单。     

基于光子到达时间测量的光子探测阵列信号时隙同步方法

提出了一种基于光子到达时间测量的光子探测阵列信号时隙同步方法。通过测量每个支路不同光子的到达时间,得到每个光子的到达时间相对于脉冲位置调制时隙位置的偏移量,统计得到不同偏移量处的光子分布。在频偏存在的情况下,光子分布更加平坦;在初始相偏存在的情况下,光子分布峰值会偏离中心位置。把均方误差或二阶矩作为不同频偏和初始相偏情况下同步程度的衡量标准,利用搜索的方式实现时隙同步。仿真结果表明,在计数时钟频率为时隙时钟频率两倍及以上的情况下,所提方法能实现时隙同步。     

应用于光通信网络的高精度双频时间间隔测量方法

为了解决传统的时间间隔测量方法受到时钟分辨率和硬件成本高的限制，提出了一种双频时间间隔测量方法。该方法通过在接收机处对接收到的时钟信号进行相位扰动或等效相位扰动，使得接收到的时钟信号在一个待测信号周期内具有确定的相位概率分布。然后，通过多次采样和统计计算，消除了由低时钟分辨率引起的读数误差。仿真和实验结果表明，双频时间间隔测量方法的测量误差为0.06 ns，达到了亚纳秒级的测量精度，突破了时钟分辨率的限制。     

基于伪非均匀采样的高精度时间间隔测量方法

为提高脉冲激光测距的精度,采用一种新的高精度时间间隔测量方法。在脉冲计数法的基础上,利用温补晶振生成与计时量化时钟同步同频率的参考正弦波信号,将提高时间间隔测量精度问题转化为初始相位估计;通过伪非均匀采样方法对参考正弦波信号采样,并针对研究中所采用的伪非均匀采样方法推导出相应的理论公式,然后利用最小二乘法对采样数据进行曲线拟合,将伪非均匀采样信号还原成被采样的参考信号,实现相位估计,从而实现高精度时间间隔测量。将本文方法应用于脉冲激光测距仪中,实验表明,测距仪的测距精度优于±5mm。     

提高超声波测距精度方法的研究

在分析超声波测距系统回波信号处理存在问题的基础上,提出了两种提高测量精度的回波信号处理方法。采用时间增益补偿技术,补偿超声波在空气中的衰减,减少回波信号的起伏;由有源全波整流电路和微分电路等组成峰值时间检测电路,可正确检测回波的峰值到达时间。两种方法的采用,提高了超声波测距系统的测量精度。     

一种用于多点定位监视系统的TOA估计方法

信号的TOA估计精度是决定多点定位监视系统目标位置精度的关键因素之一。由于噪声的影响,传统的信号到达时间估计方法会带来较大的系统时间同步误差,从而影响所监视目标位置精度。针对多点定位系统对信号的到达时间的高精度要求,本文提出了一种基于差分匹配滤波的信号到达时间测量方法。在多点定位监视系统建模的基础上,本文对传统到达时间估计方法和本文所采用估计方法的误差进行了对比分析,仿真结果验证了本文算法的有效性,工程实践应用验证了本文方法的实用性。     

一种新的测时方法的理论与仿真

提出一种新的测时方法 ,采用理想正弦信号作为测量参考信号 ,利用正弦信号的稳定性及区间单调性 ,结合系统时钟的计时特点 ,以降低测量TOA过程中的误差。理论和仿真论证该方法的有效性 ,证明该方法不仅能够处理单纯脉冲信号 ,而且对含噪脉冲信号处理时 ,获得的测量精度达到了 0 1ns量级     

基于Kalman滤波的目标信号TOA测量校正

多点定位系统中,目标信号TOA测量精度直接决定了系统对目标的定位精度,而目标信号TOA测量精度取决于提供系统时钟的晶振的准确度和稳定度。针对多点定位系统中目标信号TOA测量准确度的具体问题,分析晶振频率偏移和GPS秒脉冲抖动对TOA测量准确度的影响,导出基于Kalman滤波的目标信号TOA测量校正方法。数值仿真证明此方法可以有效地改善目标信号TOA的测量准确度,对提高多点定位系统定位性能具有较强的现实意义与实用价值。     

非共视条件下多站仅测TOA定位新方法

针对非共视条件下,目前的多站无源定位方法大都失效问题,提出一种该条件下仅利用脉冲到达时间信息的多站无源定位新方法。该方法产生搜索网格中每网格点的期望TOA序列,选择与实测序列最接近的期望序列对应的网格点作为最优目标估计位置。通过仿真分析了TOA测量误差、观测站构型、基线距离及观测时间等参数对定位精度的影响。仿真结果表明,在不考虑观测站站址误差和时钟同步等系统误差情况下,定位精度接近CRLB下限。     

多径信号到达角和时延高分辨联合估计算法

本文提出了一种新的高分辨高精度的多径信号到达角和时延联合估计算法.该方法通过对多径信号与参考信号进行相关处理,再根据PRO-ESPRIT算法的思想,实现了DOA(Direction-Of-Arrival)估计;并对相关延迟向量进行变换,从互功率谱相位中提取时延信息,完成了高分辨的TOA(Time-Of-Arrival)估计.最后,本文推导了频域模型下到达角和时延联合估计的Cramer-Rao下界.并将通过仿真对本算法的性能进行了评估.     

一种改进的TOA/AOA混合定位算法

在蜂窝网络中利用电波到达时间（TOA）对移动台（MS）进行定位估计时，也可利用服务基站（BS）提供较准确电波到达角（AOA）信息，以提高定位性能。为此，本文对Chan提出的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既继承原算法的优点，又增加AOA测量值以提高定位性能的TOA/AOA混合定位算法，分析和仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比单纯TOA定位法更好的性能。     

用于钙离子光频标的高性能脉冲时序产生方法

在钙离子光频标实验研究中,为了保证钟跃迁谱线的测量精度和光频标的锁定精度,方便自动控制实验进程,研究了基于LabVIEW的数字波形法结合数据采集卡产生多通道脉冲信号的方法。该方法采用多路数字信号序列同步输出的方法,由板卡的板载硬件时钟源作为定时器,通过编程从计数器/定时器输出频率连续的矩形脉冲输入到采集卡作为控制各路数字波形输出的同步时钟,数字信号输出过程的数字通道样本输出率可达0.4MHz,脉冲宽度的精度可稳定达到2.5µs,上升延迟小于50ns,而且多路脉冲都以同一个计时起点开始,因此具有很好的分辨率、同步性和稳定性。     

针对SAR的单站无源观测研究

基于合成孔径雷达(SAR)发射脉冲信号的脉间相参性,该文提出通过测量分析SAR方位向线性调频信号特征的方法,获取目标SAR的距离等信息。与常规TOA观测相比。这种方法用相位度量代替时间度量,避免了常规TOA观测对测时精度要求过高的困难。     

IEEE1588协议在网络测控系统中的应用

在基于网络的测量与控制系统中,对分散节点间的时钟同步有很高的要求.IEEE 1588标准的精确时钟协议为测控系统的时钟同步提供了一种简单可行的途径.分析了精确时钟协议实现的原理和算法,针对测控系统中对时钟同步精度的需求,研究了系统内选择最优主时钟的算法和实现,以及硬件辅助检测时间戳的方法和应用.最后以以太网为例,对设计...     

多普勒耦合下的TOA多目标跟踪

在一些发射窄带信号的声呐系统中,由于多普勒维度的分辨率较低,因此该类系统无法提供性能较好的多普勒信息。而在此情况下可以获得精度较高的信号到达时间(Time of Arrival, TOA)估计。此外,在某些多普勒容错信号如线性调频信号中,往往会出现距离 多普勒耦合(Range Doppler Coupling, RDC TOA)现象。本文将距离 多普勒耦合现象建模至目标量测模型中,并且利用迭代的多目标多伯努利(Multi object Multi Bernoulli, MeMBer)滤波器完成多站被动声呐系统基于TOA量测的目标跟踪。仿真结果证明了本文所提出算法的性能。      

Ranging With Ultrawide Bandwidth Signals in Multipath Environments

Over the coming decades, high-definition situationally-aware networks have the potential to create revolutionary applications in the social, scientific, commercial, and military sectors. Ultrawide bandwidth (UWB) technology is a viable candidate for enabling accurate localization capabilities through time-of-arrival (TOA)-based ranging techniques. These techniques exploit the fine delay resolution property of UWB signals by estimating the TOA of the first signal path. Exploiting the full capabilities of UWB TOA estimation can be challenging, especially when operating in harsh propagation environments, since the direct path may not exist or it may not be the strongest. In this paper, we first give an overview of ranging techniques together with the primary sources of TOA error (including propagation effects, clock drift, and interference). We then describe fundamental TOA bounds (such as the CramÉr–Rao bound and the tighter Ziv–Zakai bound) in both ideal and multipath environments. These bounds serve as useful benchmarks in assessing the performance of TOA estimation techniques. We also explore practical low-complexity TOA estimation techniques and analyze their performance in the presence of multipath and interference using IEEE 802.15.4a channel models as well as experimental data measured in indoor residential environments.