GPS驯服铷钟频标数据处理方法研究

采用时间数字转换技术,设计了基于嵌入式计算机、高精度DA转换器、时间数字转换芯片和计算机测控软件的GPS驯服铷钟结构方案。对GPS定时信号进行测量和统计分析,根据其短期抖动量较大和长期平均无漂移的特点,对驯服铷钟的噪声滤波算法、频率偏差的解算方法、铷钟控制算法策略进行研究,提出了一种结合算术平均、滑动平均值滤波和最小二乘法拟合的数据处理方法和分部控制策略,克服了GPS定时信号脉冲抖动对驯服效果的影响,提高了驯服速度。用摩托罗拉M12TGPS接收机进行了实验,结果表明,系统具有较好的短期稳定性,在有效跟踪GPS9小时后,铷钟的平均频率准确度达到3×10-12量级。     

基于卡尔曼滤波算法GPS校钟系统的设计

电网时间统一主站系统主要由铯钟源、GPS校钟系统、分频钟设备以及频标放大器和脉冲放大器等组成.其中GPS校钟设备测量GPS秒信号和分频钟秒信号的时差,并利用卡尔曼滤波算法对时差数据进行滤波平滑,调整分频钟的秒信号与GPS秒信号对齐,再经脉冲放大器输出作为主站系统的时间基准用来同步整个电网时间.文章给出了校钟设备的设计方...     

基于GPS授时的电网频率测量技术的研究

提出了一种基于GPS授时的电网频率测量的新方法,系统以GPS接收机提供的1PPS信号为基准源,结合GPS时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特性,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时钟精度和稳定性。然后将此时钟提供给DSP的定时器,通过DSP的e CAP模块对输入信号的上升沿进行捕获,记录两个上升沿的触发时间得到电网的实时频率。     

基于MB 90543的高性能GPS同步时钟研制

全球定位系统(GPS)同步时钟由GPS接收器、单片机及其外围电路组成。以MB90543为核心的时钟中心处理单元负责读取GPS接收器发送的数据信息并作适当处理,从中获取ASCII码国际标准时间的时间信息,经转换为BCD码后的串行时间信息供显示。该时钟选用可供嵌入式系统应用的M12 GPS接收器,可输出时间精度为1μs的秒脉冲。测频和数码管显示电路保证了电网频率的实时测量和显示。时钟软件包括初始化、接收器收/发、串口/CAN总线收/发、显示等子程序。采用串行通信方式授时,串行数据的收/发均采用中断方式,能提供日期和时间信息;而采用脉冲校时,可保证装置的校时误差小于50μs。在时钟装置中,采用以上2种综合校时方式。指出正确识别秒脉冲信号是确保同步校时的关键,软件及外部硬件计数阵列给秒脉冲信号加硬件窗的抗干扰措施效果良好。所设计的同步时钟投入运行后表明,符合设计要求。     

基于ARM的GPS数据接收系统的设计与实现

基于地质勘探与测绘对地理位置信息的需要,设计了基于ARM的GPS测量数据接收系统.从系统的硬件组成、前端的GPS数据采集原理、采集过程中使用的软硬件方法进行了简要的说明,ARM硬件资源丰富,运行速度快,非常适于在嵌入式系统中使用;使用的GPS集成度高,能够获取载波相位测量数据,为高精度测量结果的获得提供了必要条件.还使...     

卡尔曼滤波在组合导航数据处理中的应用

通过自主推航算法设计、仿真分析及程序测试等,围绕基于航位推算算法的GPS/DVL/FOG组合导航系统中多源信息滤波问题进行了详细研究与分析.联系已建立的数学模型并且引入卡尔曼滤波算法来进行数据处理,抑制水下无人航行器导航定位数据测量过程中的误差干扰信号.利用水试实验数据,将滤波后航位推算得到的航迹轨迹同GPS定位轨迹进行比较和分析,发现经过滤波后的航位推算所得航迹与GPS定位轨迹基本保持一致,并且其基于GPS数据的导航偏差很小,且最终趋近于无穷小,最终提高了导航定位精度.     

基于EURO-160型P3码GPS接收机的共视比对系统

GPS共视法是目前时间频率远距离量值传递的主要技术,传递不确定度可达几个ns.P3码接收机通过对2个频率上观测的电离层实测值的修正,可以提高比对精度,近年来成为国内外研究热点之一.本文利用功能强大的双频多通道P3码接收机EURO-160,结合SR-620时间间隔计数器组成了一套共视比对系统,并根据GPS共视法软件标准化指南研制了配套的数据处理软件.零基线测试的初步结果表明,共视系统的比对精度达到2～3 ns,好于单频接收机,可以更好地为时间频率传递服务.     

基于GPS同步时钟载波电源的分布式同步测量系统

提出一种基于全球定位系统(GPS)同步时钟载波电源的分布式同步测量系统(DSMS)的结构方案,它由GPS同步时钟载波电源模块、现场信息同步测量单元(SMU)以及连接二者的载波电源传输线3部分构成.其主要特点是监控终端子站(变电站、电厂等)内各SMU的工作电源和高精度同步时钟信号由一独立的被加载了GPS时钟信号的同步时钟载波电源模块统一提供,简化了SMU的结构;现场SMU中设计了定时间间隔采样和自适应采样2种模式以供选择,并且实现了同步时标的自由设定.     

基于UTC(NTSC)的时间频率远程校准与溯源研究

中国科学院国家授时中心保持的协调世界时UTC (NTSC)性能居于国际前列.基于该条件及GPS共视时间传递技术,提出了时间频率连续比对方法并根据此方法研制了时间频率远程校准系统,用于实现远程用户时间频率校准及向UTC(NTSC)的高精度溯源.首先,阐述了时间频率远程校准系统的设计思想和框架,并对远程用户通过该系统向UTC(NTSC)实现时间频率溯源的过程进行了分析;然后,对系统的时间不确定度和频率不确定度进行了估计.分析结果说明,系统的合成扩展时间不确定度优于14 ns,合成扩展频率不确定度优于2.6×10-13,可较好的完成远程用户向UTC(NTSC)的高精度溯源.     

热工微机保护系统GPS授时的研究和应用

热工微机保护系统是具有毫秒级事故追忆功能的PLC保护系统。GPS授时装置能全天候、实时地接收GPS卫星发出的信号,获取精确的导航定位信息和精确的时间信息。通过与GPS授时装置通讯,读取GPS卫星标准时间,定期校正PLC控制器,使PLC时钟与标准时间始终保持同步,从而进一步完善提高毫秒级事故追忆功能。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大。为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟。所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求。     

基于混沌振子的微弱GPS信号检测算法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前室内环境下,GPS接收机捕获信号亟待解决的问题。由于混沌振子具有对周期信号敏感,对噪声免疫的特性,相轨迹会因为同频率周期信号发生明显改变。本文将其应用于室内环境下检测GPS信号,提出了基于Duffing混沌振子的微弱GPS信号检测算法;采用Leyapunov指数判定相轨迹所处的临界状态,辅助测量GPS信号的存在;将数值迭代方法应用于算法的实现。仿真结果表明,与传统的GPS信号检测方法相比较,基于混沌振子的检测算法可以快速捕获极低信噪比条件下的GPS信号,有效提高了捕获率和检测性能。     

晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现

GPS接收机输出的秒脉冲信号存在较大的随机误差，但不存在累计误差。晶振时钟信号的随机误差较小，但存在较大的累计误差。文中根据GPS时钟信号与晶振时钟信号精度互补的特点，建立了晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型，估计出GPS时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差；对晶振时钟进行实时修正，产生高精度时钟，并预测了修正后的时钟精度。高精度时钟发生装置已成功地应用于电力系统暂态变化过程的异地同步记录。     

数字化变电站中高精度同步采样时钟的设计

在数字化变电站的应用中,对同步采样时钟要求高稳定和高精度,其实现关键在于消除同步采样时钟的误差。文中从分析同步采样时钟误差产生的原因出发,利用全球定位系统（GPS）接收机输出GPS时钟误差分布的特点和晶振频率在短时间内的相对稳定性及现场可编程门阵列（FPGA）的高速数字信号处理的特性,采用相应处理措施消除了晶振频率偏差对同步采样时钟的影响,实现了GPS时钟在短时间内出现较大偏移或扰动时对其进行人为补偿,从而保证了采样时钟的精确同步,为数字化变电站的设计应用提供了一种高稳定、高精度的同步采样时钟设计方法。     

电缆故障在线测距中高速同步采集卡精确时标获取方法

为减小全球定位系统(GPS)同步时钟误差对双端行波测距的影响,使电缆故障在线测距能达到实用化水平,提出一种能够获取精确时标的高速同步采样方案。利用GPS时钟无累计误差和高精度晶振频率稳定性高的特点,并将高速采样与秒脉冲捕捉有机结合,通过硬件方式无延时地捕捉秒脉冲以获取精确的时间计数值。对秒脉冲间的计数值进行滑动平均处理和最小方差估计,可获得高精度的时间标签,平均误差可达到30ns。设计中采用复杂可编程逻辑器件CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)实现高速时序控制,并考虑了抗干扰和异常处理措施,提高了系统的可靠性和工作性能。     

基于整个输电网GPS行波故障定位系统的研究

输电线路行波故障定位具有很高的精度,但需要高速Ａ／Ｄ采集,大量数据存储,复杂的行波波头辨识,且对发展性故障,近距离故障的测量处理比较困难。提出采用专用行波波头检测传感器,高精度的ＧＰＳ时钟及存储行波波头时刻的高效存取方法,设计了行波波头记录仪,在每个变电站只需安装一台记录仪,与调度通信,构成输电网ＧＰＳ行波测量网络,直接测量故障行波波头到达各个变电站的准确时刻,由调度进行故障定位。     

基于数字锁相原理的GPS高精度同步时钟产生新方法

在分析时钟误差的基础上,根据全球定位系统(GPS)秒时钟无累计误差和晶振秒时钟无随机误差的特点,提出了一种利用GPS秒时钟同步晶振秒时钟实现高精度时钟的新方法.该方法根据数字锁相原理,通过测量GPS秒时钟与晶振秒时钟间的相位差来控制晶振秒时钟的分频系数,实时消除晶振秒时钟的累计误差,从而产生高精度秒时钟.实验结果表明,在GPS正常工作时能够保证其精度稳定在20 ns;GPS信号失效1 h的情况下,秒时钟精度仍能稳定在100 ns.根据此方法研制了具有较高性价比的高精度时钟发生装置,成功应用于行波定位系统中.     

基于误差分析的变电站高精度时钟产生新方法

针对全球定位系统(GPS)接收机输出时钟和晶振时钟在实际应用中存在的问题,建立了相应的误差模型,在误差估计的基础上,提出了一种全新的高精度同步时钟产生方法.基于该方案的同步时钟装置可以根据GPS时钟和晶振时钟的运行误差状况,选择适当的工作方式,保证在各种工况下均能输出高精度同步时钟,显著提高了同步时钟的可靠性.该同步时钟装置具有高精度秒脉冲及实时的时间报文输出,能够很好地用于实现变电站的统一对时.     

基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

在高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了该算法的有效性,并给出了改进措施.     

基于GPS实现电力系统高精度同步时钟

根据全球定位系统(global positioning system,GPS)秒时钟的随机误差和高精度晶振的累计误差互补的特点,利用数字锁相原理,通过测量GPS秒时钟与晶振秒时钟间的相位差来控制晶振秒时钟的分频系数,实时消除晶振秒时钟的累计误差,从而产生高精度秒时钟,并利用复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)设计了高精度同步时钟系统。GPS信号接收正常时,CPLD根据数字锁相原理产生高精度同步时钟;GPS信号接收不正常时,CPU调取存储的分频系数控制CPLD产生高精度时钟。仿真分析和实验结果表明该时钟系统具有很高的时间准确度和稳定性。