基于衛(wèi)星授時的高精度時間同步方法研究.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)星授時的高精度時間同步方法研究計算機應(yīng)用技術(shù)基于衛(wèi)星授時的高精度時間同步方法研究基于衛(wèi)星授時的高精度時間同步方法研究學(xué)科：科：計算機應(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)高精度的時間同步也成為了學(xué)者研究的熱點和重點。本文研究了基于衛(wèi)星授時的高精度時間同步方法，該方法綜合考慮了衛(wèi)星授時信號具有的全球性、全天時、全天候覆蓋的特點，衛(wèi)星接收機輸出的1PPS信號具有較高的長期平均準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度的特點，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。使用衛(wèi)星授時信號對恒溫晶振進(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)星授時的高精度時間同步系統(tǒng)。在基于衛(wèi)星授時的高精度時間同步方法研究中，利用衛(wèi)星接收機鎖定衛(wèi)星后輸出1PPS信號，將該信號作為參考頻率信號；在FPGA中實現(xiàn)倍頻，分頻和時間間隔測量功能，F(xiàn)PGA中對恒溫晶振進(jìn)行倍頻和分頻處理，時間間隔測量方法使用脈沖計數(shù)法，測量恒溫晶振分頻1Hz信號和1PPS信號之間的時間間隔差值，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濾波算法對時間間隔差值進(jìn)行處理，消除毛刺和減弱隨機抖動，得到相對真實的時間差值，最后使用數(shù)字PID控制算法計算出控制量；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