基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法研究.pdf

1、密級公開分類號TP273.5碩士學(xué)位論文作者：作者：陳偉指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：于帆教授申請學(xué)位學(xué)科：申請學(xué)位學(xué)科：2017年05月05日XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY題目:基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法研究基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法研究學(xué)科：科：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究生簽字：研究生簽字：指導(dǎo)教師簽字：指導(dǎo)教師簽字：摘要時(shí)間的重要意義不言而喻。隨著科技的快速進(jìn)步

2、，在通信、軍事和空間探索等領(lǐng)域?qū)r(shí)間同步的精度要求越來越高，如何能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的時(shí)間同步也成為了學(xué)者研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本文研究了基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法，該方法綜合考慮了衛(wèi)星授時(shí)信號具有的全球性、全天時(shí)、全天候覆蓋的特點(diǎn)，衛(wèi)星接收機(jī)輸出的1PPS信號具有較高的長期平均準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度的特點(diǎn)，并且恒溫晶振的輸出頻率具有較高的短期穩(wěn)定性的特點(diǎn)。使用衛(wèi)星授時(shí)信號對恒溫晶振進(jìn)行馴服，馴服后的恒溫晶振作為頻率源能夠輸出高精度的頻率信號，從而

3、可以構(gòu)成基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步系統(tǒng)。在基于衛(wèi)星授時(shí)的高精度時(shí)間同步方法研究中，利用衛(wèi)星接收機(jī)鎖定衛(wèi)星后輸出1PPS信號，將該信號作為參考頻率信號；在FPGA中實(shí)現(xiàn)倍頻，分頻和時(shí)間間隔測量功能，F(xiàn)PGA中對恒溫晶振進(jìn)行倍頻和分頻處理，時(shí)間間隔測量方法使用脈沖計(jì)數(shù)法，測量恒溫晶振分頻1Hz信號和1PPS信號之間的時(shí)間間隔差值，測量完成后產(chǎn)生中斷；數(shù)據(jù)處理模塊從FPGA中讀取時(shí)間間隔差值，通過滑動中位數(shù)算法剔除數(shù)據(jù)序列中的異常值，然后采

4、用無偏FIR濾波算法對時(shí)間間隔差值進(jìn)行處理，消除毛刺和減弱隨機(jī)抖動，得到相對真實(shí)的時(shí)間差值，最后使用數(shù)字PID控制算法計(jì)算出控制量；通過高性能的DA轉(zhuǎn)換模塊將控制量轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸入到恒溫晶振的壓控輸入端，調(diào)節(jié)恒溫晶振輸出穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)1PPS信號與恒溫晶振的分頻信號保持高度同步，誤差在30ns以內(nèi)。最后，考慮到衛(wèi)星信號容易受到干擾或丟失，無法作為參考頻率信號使用，本文論述了利用預(yù)測控制算法依靠歷史數(shù)據(jù)對晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其輸出頻率在一段