本文關(guān)鍵詞：新型的遠程時間頻率校準系統(tǒng)

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【摘要】：隨著我國航天和國防事業(yè)的快速發(fā)展,對時間頻率的精度要求越來越高,同時越來越多的科研機構(gòu)和專家學者都希望擁有一個更加精確的時間頻率參考。中國計量科學研究院(National Institute of Metrology, NIM)擁有3000萬年不差一秒的銫原子噴泉鐘、多臺守時型氫原子鐘和銫原子鐘,建立和保持高精度的國家時間頻率基準(UTC(NIM))。為了更好地讓UTC(NIM)更好地服務(wù)國家和社會,從可靠性、效率和成本考慮,傳統(tǒng)的搬運校準方法存在諸多局限,新型的遠程時間頻率校準將有廣闊的發(fā)展空間。本文作者參加了中國計量科學研究院北斗二代重大專項某總體類項目分課題的研究,并參與建立了基于Web的時頻比對系統(tǒng),結(jié)合原子鐘時頻特性理論,實現(xiàn)了新型的遠程時間頻率校準系統(tǒng)——UTC(NIM)實時馴服校準的銣原子振蕩器(UTC(NIM) Disciplined Oscillator,NIMDO)。 本文簡略介紹了中國計量科學研究院自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)時頻傳遞接收機NIMTFGNSS-1和基于Web的時頻比對系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上搭建了NIMDO系統(tǒng)硬件和軟件平臺,對NIMDO系統(tǒng)客戶端硬件進行了集成,明確了系統(tǒng)的運行環(huán)境。深入研究了原子鐘時頻特性分析方法,包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、頻率準確度評估、穩(wěn)定性分析、噪聲分析和頻漂估計；并針對NIMDO系統(tǒng)中使用未馴服狀態(tài)下的銣原子振蕩器與UTC(NIM)的鐘差數(shù)據(jù)進行了分析,全面掌握銣原子振蕩器性能,為進一步完成實時遠程馴服校準工作做準備。 從原子頻標的準確度和穩(wěn)定度這兩個重要性能指標出發(fā),將GNSS時頻傳遞接收機的實時數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,應(yīng)用鐘差預(yù)報算法實時預(yù)報銣原子振蕩器鐘差；依據(jù)掌握的銣原子振蕩器特性,提出了分階段銣原子振蕩器遠程實時馴服校準方案。通過共鐘共視比對實驗、不共鐘零基線比對實驗、長基線比對實驗?zāi)M驗證了新系統(tǒng)的遠距離時間頻率傳遞和溯源過程；NIMDO系統(tǒng)性能測試實驗對馴服校準完成后輸出信號指標進行了測試,得出遠程校準后NIMDO系統(tǒng)輸出的時間頻率信號一天的準確度優(yōu)于9ns和1.0×10-3,一天的穩(wěn)定度優(yōu)于5ns和6.0×10-14；最后完成了新系統(tǒng)不確定度報告,合成標準不確定度小于6.8ns,擴展不確定度小于13.6ns。以上性能指標達到了實驗室對時頻標準的普遍要求,可作為實驗室的時間頻率標準。同時,NIMDO系統(tǒng)直接參考了位于中國計量科學研究院的國家時間頻率基準UTC(NIM),這使得實驗室很容易把時間頻率溯源到國際單位制。
【關(guān)鍵詞】：UTC(NIM) NIMTFGNSS-1 遠程 銣原子振蕩器 NIMDO
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 時間頻率計量11-12
• 1.2 時間頻率校準12-13
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究的背景和意義14-15
• 1.4.1 研究的背景14
• 1.4.2 研究的意義14-15
• 1.5 研究的主要內(nèi)容和重點15-16
• 2 基本原理及方案設(shè)計16-28
• 2.1 概述16-17
• 2.2 GNSS時頻傳遞接收機17-19
• 2.3 基于Web的時頻比對系統(tǒng)19-21
• 2.4 NIMDO系統(tǒng)21-26
• 2.4.1 NIMDO系統(tǒng)簡介21-22
• 2.4.2 NIMDO系統(tǒng)硬件和軟件平臺22-26
• 2.5 系統(tǒng)運行環(huán)境26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 NIMDO系統(tǒng)實現(xiàn)28-47
• 3.1 銣原子振蕩器時頻特性分析28-38
• 3.1.1 銣原子振蕩器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換28-30
• 3.1.2 銣原子振蕩器頻率準確度評估30
• 3.1.3 銣原子振蕩器穩(wěn)定性分析30-33
• 3.1.4 銣原子振蕩器噪聲分析33-35
• 3.1.5 銣原子振蕩器頻漂估計35-38
• 3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理38-39
• 3.2.1 NIMDO系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源38-39
• 3.2.2 相位差和相對頻率偏差39
• 3.3 鐘差預(yù)報的Kalman算法39-43
• 3.3.1 鐘差預(yù)報模型40-41
• 3.3.2 噪聲方差陣41-43
• 3.4 銣原子振蕩器馴服校準43-46
• 3.4.1 初步馴服校準43-44
• 3.4.2 精確馴服校準44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 實驗分析驗證47-62
• 4.1 共鐘共視比對實驗47-49
• 4.2 不共鐘零基線比對實驗49-50
• 4.3 長基線比對實驗50-53
• 4.4 NIMDO系統(tǒng)性能測試實驗53-56
• 4.5 遠程校準系統(tǒng)不確定度評估56-61
• 4.5.1 不確定度A類評估56-57
• 4.5.2 不確定度B類評估57-60
• 4.5.3 不確定度報告60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 5 總結(jié)和展望62-63
• 參考文獻63-66
• 圖索引66-68
• 表索引68-69
• 作者簡介69-71
• 學位論文數(shù)據(jù)集71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：657264