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gps授时功能及其在内河航道导航中的应用

微计算机信息 2006年第9S期22卷 258-260页

作者：宋文广邬春学江琼琴长江大学计算机科学学院上海理工大学计算机工程学院

利用gps授时功能,实现内河航道中航标灯的亮/灭同步是指示船舶安全运行在河道中的有力保障,为维护水运的安全起到很重要的作用。设计安装亮/灭同步航标灯,实现河道内多盏航标灯同时亮/灭,为船舶驾驶人员安全运行提供更明显的闪光标志和... 详细信息

利用gps授时功能,实现内河航道中航标灯的亮/灭同步是指示船舶安全运行在河道中的有力保障,为维护水运的安全起到很重要的作用。设计安装亮/灭同步航标灯,实现河道内多盏航标灯同时亮/灭,为船舶驾驶人员安全运行提供更明显的闪光标志和航行线路。在内河特别是运行繁忙、航道狭窄的内河研究应用亮/灭同步航标灯很有必要,且能把航标灯器的水平提高到一个新层次。

关键词： gps授时导航航标灯

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基于gps授时的电网频率测量技术的研究

电源技术 2016年第3期40卷 709-710,714页

作者：潘宇婷陈宇晨王承宇侯昀上海工程技术大学上海201620 上海市电力公司上海200122

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... 详细信息

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。

关键词： gps授时恒温晶振粒子滤波捕捉单元

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基于gps授时的高精度光泵磁力仪计频方法

仪表技术与传感器 2018年第11期 36-38页

作者：李俊杰伍俊荣亮亮谢晓明中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中科院上海微系统所-吉林大学"地球物理探测技术"联合实验室上海200050 中国科学院大学北京100049

针对航空超导全张量系统中高精度的磁场测量需求以及应用特点,采用一种新型频率测量方法可以更精确的测量光泵频率,从而可以更为精确的测量磁场。文中介绍了利用gps授时信号作为闸门时间来进行频率测量的方法,并重点阐述了其设计方法;... 详细信息

针对航空超导全张量系统中高精度的磁场测量需求以及应用特点,采用一种新型频率测量方法可以更精确的测量光泵频率,从而可以更为精确的测量磁场。文中介绍了利用gps授时信号作为闸门时间来进行频率测量的方法,并重点阐述了其设计方法;然后给出了该方法在50～300 k Hz的测量结果,试验表明该方法明显优于普通晶振提供闸门时间的频率测量方法,且在该频率段内最大误差小于0.02 Hz,同时验证了该方法达到实用要求且解决了航空超导全张量系统中使用晶振造成的电磁兼容问题及系统小型化问题。

关键词：频率测量光泵磁力仪晶振 gps授时全张量电磁兼容

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基于gps授时的本地同步时钟的设计

基于GPS授时的本地同步时钟的设计

作者：张治炼电子科技大学

学位级别：硕士

随着分布式系统的广泛应用，许多同步系统需要有一个高精度、稳定的参考工作时钟。同时，各子系统和主系统之间的通信和控制需要进行时钟同步。本文的主要工作是完成了基于gps授时的本地同步时钟的设计及应用。为了完成本地同步时钟的... 详细信息

随着分布式系统的广泛应用，许多同步系统需要有一个高精度、稳定的参考工作时钟。同时，各子系统和主系统之间的通信和控制需要进行时钟同步。本文的主要工作是完成了基于gps授时的本地同步时钟的设计及应用。为了完成本地同步时钟的设计及应用，本文主要围绕以下几个方面展开研究：首先，研究了gps授时原理及基带算法。先是从gps信号的捕获和跟踪入手，通过gps软件接收机跟踪得到了用于gps授时的C/A码码相位;然后对gps授时时钟的获取进行了深入的研究，分析了gps授时的电离层误差。为后文使用gps授时进行本地同步时钟的设计打下基础。然后，利用gps授时在FPGA中进行本地同步时钟的设计。用恒温压控晶振输出的时钟脉冲对gps秒脉冲计数，进行粗略测量;再利用FPGA的进位链延迟线对短时间间隔内插，进行精细测量，精细测量的分辨率可达到约200ps。通过粗略测量和精细测量相结合，得到测量gps秒脉冲的测量差值，即相位差。用Kalman滤波算法对相位差滤波，消除了相位差的抖动和噪声。把相位差经DAC转换为模拟电压，用来校正恒温压控晶振的输出频率，使得本地时钟同步于gps秒脉冲，即本地同步时钟可以达到gps时钟的精度。最后，在分布式网络用户系统中进行本地同步时钟的应用。服务器使用本地同步时钟，客户机利用NTP协议与服务器取得同步。再使用NTP协议中时钟偏差的滤波算法，提高了时间同步的精度和稳定度。

关键词： gps授时本地同步时钟 FPGA 时间测量 NTP

具有高精度gps授时的数据采集系统的设计和实现

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具有高精度GPS授时的数据采集系统的设计和实现

作者：江威华中科技大学

学位级别：硕士

移动测量系统（MMS：Mobile Mapping System）是一种新型的空间信息测量系统，它具有自动化程度高，测量速度快，实时性强，数据精度高等优点，被广泛的应用在了现代道路空间信息的测量中。MMS系统采用了车载gps、INS（惯性导航系统）、... 详细信息

移动测量系统（MMS：Mobile Mapping System）是一种新型的空间信息测量系统，它具有自动化程度高，测量速度快，实时性强，数据精度高等优点，被广泛的应用在了现代道路空间信息的测量中。MMS系统采用了车载gps、INS（惯性导航系统）、CCD相机、高速视频摄像机、激光扫描仪等多种传感器设备完成空间信息的采集。数据采集设备是MMS系统的核心，它要求具有高的时间同步性能，能够适应恶劣的使用环境以及长时间连续采集数据的能力，传统的基于数据采集卡及工控机的数据采集设备已经不能满足现代MMS系统的需求。本文针对MMS系统的特殊需求设计了一种新的基于FPGA和嵌入式微处理器的数据采集系统。在硬件方面，搭建了以Cyclone FPGA及MPC8313PowerPC为核心的数据采集系统，完成了其硬件电路的设计;在时间同步上，提出了一种gps授时的实现方法，针对本地晶振老化和频率漂移的问题，引入了晶振驯服算法校准本地晶振的时钟的频率，针对gps接收机1PPS同步脉冲随机抖动较大的问题，引入了Kalman滤波来消除随机干扰，提高授时精度;在数据采集方面，介绍了使用SICK激光雷达进行数据采集的流程及相应的逻辑设计。测试结果表明，本文所设计的数据采集系统的很高的授时精度以及极低的丢包率，能够满足MMS系统的需求，具有很高的实用价值，对于同类数据采集系统的设计和实现具也有很好的参考意义。

关键词：移动测量系统 gps授时 FPGA PowerPC 数据采集

基于gps授时的无线分布式信号同步采集系统设计

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基于GPS授时的无线分布式信号同步采集系统设计

作者：谭荣龙东南大学

学位级别：硕士

随着工业生产朝着现代化、高速化以及系统化方向的不断发展,振动数据的采集对于大型建筑物的健康监测起着越来越重要的作用。本文在gps授时以及WIFI无线通信的基础上设计了一套分布式信号同步采集系统。该系统利用gps授时脉冲同步采集... 详细信息

随着工业生产朝着现代化、高速化以及系统化方向的不断发展,振动数据的采集对于大型建筑物的健康监测起着越来越重要的作用。本文在gps授时以及WIFI无线通信的基础上设计了一套分布式信号同步采集系统。该系统利用gps授时脉冲同步采集振动加速度信号,采用WIFI无线通信完成了信号从底层硬件到上位机软件的传输,同步数据通过上位机软件实现数据储存、处理以及显示。其中相关的工作如下:首先,分析国内外分布式振动加速度采集装置的发展现状和趋势,建立振动加速度采集设备的功能需求。根据功能需求分析,制定电源管理模块、同步授时模块、无线传输模块、上位机软件设计以及无线传感器网络拓扑结构等总体设计方案。其次,设计了基于gps授时的无线分布式信号同步采集系统的硬件电路和软件程序,硬件电路包括gps授时模块、WIFI无线通信模块、数据采集模块、电源管理模块以及微处理器等,其中gps模块产生1PPS授时脉冲实现数据的同步采集,WIFI模块组成的无线传感器网络实现数据的无线传输,可充电锂电池供电以及电量计监测实现节点能量管理,保障节点持续、稳定工作,显示灯电路满足了测试人员根据显示灯的状态实时判断节点运行情况的需求。软件设计包括下位机嵌入式软件和上位机软件两个部分。下位机嵌入式软件通过时钟中断实现同步数据采集,通过接收中断协调完成上位机下发各种命令;上位机软件主要实现同步数据的接收、处理、储存、波形显示以及FFT分析等功能。最后,结合实际工作环境设计了测试实验,对整个系统进行了实验室内的节点功能测试以及整个系统的室外测试。同时还在实验室可允许的情况下进行系统同步数据的同步性验证,通过对测试实验数据的时频域分析,验证系统可用于时差定位以及振动对象固有频率检测的实际应用中。

关键词：分布式信号采集 gps授时 WIFI无线传输同步采集

基于gps授时秒脉冲的高稳晶振驯服与保持系统研究

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基于GPS授时秒脉冲的高稳晶振驯服与保持系统研究

作者：李贺西安理工大学

学位级别：硕士

随着现代化社会的发展,在电子通信、测控计量、卫星导航和国防军工等诸多领域对时频基准的准确度和稳定度的要求日益增高。由于一级频率标准源,如氢原子钟、铯原子钟的价格昂贵,难以大规模使用;作为二级频率标准源的晶体振荡器虽然价格... 详细信息

随着现代化社会的发展,在电子通信、测控计量、卫星导航和国防军工等诸多领域对时频基准的准确度和稳定度的要求日益增高。由于一级频率标准源,如氢原子钟、铯原子钟的价格昂贵,难以大规模使用;作为二级频率标准源的晶体振荡器虽然价格适中,但在长期稳定性上逊色于前者。而定位授时系统,如全球导航卫星系统和长波授时系统等,其内部配备了多台原子钟,能够提供具有良好准确度和稳定度的时频信号。以定位授时系统的时频信号为基准来驯服本地晶振,可以有效降低本地晶振自身老化特性和温度特性对输出频率的影响;当基准信号失锁时,利用保持算法可以有效改善本地晶振的频率漂移。因此,驯服和保持技术一直是时频系统中重要的研究内容。本文以gps授时秒脉冲为基准,研究了一种高稳晶振的驯服与保持系统。主要研究内容和结果如下:(1)设计了驯服与保持系统的总体方案。基于带有负反馈调节的数字锁相环原理,采用FPGA(Field Programmable Gate Array)+上位机软件的组合方式,设计了驯服与保持系统。以gps的授时秒脉冲信号为基准,利用时间数字转换器模块测量gps的授时秒脉冲信号与本地高稳晶振分频输出的秒脉冲信号之间的时差,通过转换关系得到电压调整量,从而调节本地高稳晶振的输出频率;当gps的授时秒脉冲信号丢失后,利用保持算法对本地高稳晶振的输出频率进行补偿。(2)建立了一种在基准锁定时高稳晶振调频、调相的驯服算法模型。利用拉伊达法则和滑动均值滤波法去除数据野值和降低数据抖动;调频部分采用双DAC(Digital to Analog Converter)的设计结构,分别对应频率的粗调节和细调节,通过分析双DAC的输出特性,建立了频差与两个DAC频率控制字的调频模型,达到用户端与基准端输出同频的目的;而调相部分则是采用数字分频器结构,建立了相位差与相位控制字的调相模型,达到用户端与基准端输出同相的目的。(3)提出了一种在基准失锁时晶振频率补偿的保持算法模型。采用卡尔曼滤波法降低数据抖动,通过分析本地晶振的频漂特性,建立了双DAC频率控制字与晶振频率漂移量的关系模型和晶振频率的补偿模型,有效改善了本地晶振输出频率漂移的问题。(4)对设计的驯服与保持系统进行了测试。测试分为驯服性能测试和保持性能测试,(4)对设计的驯服与保持系统进行了测试。测试分为驯服性能测试和保持性能测试,测试结果表明:经驯服调频后,系统输出信号与基准源信号间频差的最大抖动≤±0.005Hz、时差的最大抖动约为13.26ns,并且系统时钟的频率准确度由原来的10-7变为了 10-10,提高了三个量级;经驯服调相后,系统输出信号与基准源信号的相位差≤±10ns,相位差绝对值的均值约为5.159ns;当基准信号失锁后,在保持算法下,系统时钟在24小时内的相位漂移≤±4us。

关键词： gps授时驯服保持恒温晶振卡尔曼滤波