基于双向单程伪距测量的时间驯服技术研究

作     者：侯鸿杰 

作者单位：中国科学院国家空间科学中心 

学位级别：硕士

导师姓名：王竹刚

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：DOWR 时间驯服 OCXO 时间测量 

摘      要：科技的发展使得人们对时间频率的要求不断提高,经过驯服的高精度晶振频率源以其低成本,高稳定度的优势得到了广泛的应用。然而,已有的驯服产品无法满足某些特殊的应用。本文基于某项目中编队卫星的时间同步及星间测距需求,采用GPS驯服晶振加双向单程伪距测量(Dual One-Way Ranging,DOWR)技术实现了卫星编队的时间同步与星间测距一体化。本文首先对晶振频率稳定度数学模型进行了研究,在其基础上设计实现了编队卫星系统时间同步的方案。系统包括主从两部分,主系统频率源为OCXO,由GPS驯服,从系统为TCXO,由主系统驯服。通过FPGA实现的高精度时间间隔测量模块对GPS和OCXO分频脉冲的相位差进行测量,时间间隔测量方案采用了直接计数加进位链的方法。采用Kalman滤波器对测量的相位差数据进行处理,消除了相位差噪声。使用PI控制技术将相位差转换为电压以调整晶振。通过DOWR技术得出主从系统之间的相位差,实现对TCXO晶振的时间驯服。通过对设计的实现方案进行建模仿真分析,得出驯服系统最佳参数。最终实现了系统原理样机,并对其驯服性能进行了测量。测试结果表明,晶振经过驯服后维持了自身短期稳定度,长期稳定度得到了明显的改善。