基于時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換的精密時(shí)間基準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在日常的科研和工程實(shí)踐中，許多物理量的測(cè)量都需要以時(shí)間作為尺度進(jìn)行量化。特別在航空航天測(cè)控領(lǐng)域，時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)間同步的精度直接影響測(cè)控系統(tǒng)對(duì)于飛行控制和測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。針對(duì)目前精密時(shí)間基準(zhǔn)測(cè)試儀器測(cè)量分辨率低、測(cè)量范圍小、精度不高、設(shè)計(jì)復(fù)雜等不足，結(jié)合最新的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)，在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的連續(xù)、大量程和精確測(cè)量。
　　本文首先在介紹和分析目前幾種常用時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)具體的功能和性能指標(biāo)

2、要求，設(shè)計(jì)采用了直接脈沖計(jì)數(shù)法與抽頭延遲線法相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的精確測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案。同時(shí)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差分析，選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法降低干擾對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的影響。其次，根據(jù)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用FPGA芯片為系統(tǒng)邏輯時(shí)序控制核心，采用VHDL硬件編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)參數(shù)配置和信息提取，并通過(guò)時(shí)序邏輯控制兩片TDC-GP2時(shí)間測(cè)量芯片和高速脈沖計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)偏差的連續(xù)精確測(cè)量；采

3、用基于WINCE6.0系統(tǒng)的ARM平臺(tái)為參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)處理終端，采用C＃程序語(yǔ)言編寫數(shù)據(jù)收發(fā)程序、數(shù)據(jù)處理程序和圖形化顯示程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基準(zhǔn)脈沖信息和本地基準(zhǔn)偏差測(cè)量結(jié)果的顯示和儲(chǔ)存。最后，通過(guò)設(shè)計(jì)模擬的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行功能和性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間基準(zhǔn)偏差的連續(xù)測(cè)量以及數(shù)據(jù)處理方法的有效性，驗(yàn)證了系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍1ns~1.2s，最高分辨率100ps，測(cè)量精度可以達(dá)到設(shè)定值的0.0015％±0.3ns，同時(shí)在保證系統(tǒng)功