發布時間:2023-10-30 作者: 來源: 閱讀量:0
時間是表征物質運動的物理量,也是到目前為止所有物理量、物理常數中測量精度最高的。時間是現代信息社會的基本要素,包含時刻和時間間隔,用于記錄事件發生的時刻和持續的時間間隔。
時頻同步接收機由時間傳遞單元和時鐘調控單元組成。其中,時間傳遞單元通過網絡實時獲取服務平臺實時播發的“衛星段”時間同步改正數,并采用實時PPP時間傳遞方法估計大氣延遲引起的時間傳遞誤差,進而獲取本地時鐘與鐘差基準的差異;時鐘調控單元根據實時獲取的鐘差結果,采用精密時鐘調控算法實現本地時間與鐘差基準的同步,并進行相應的硬件延遲標校,最終在整秒時刻輸出授時結果的秒脈沖信息。
當時間基準被傳遞到接收機后,接收機需要通過時頻調控技術和硬件延遲標校技術來保持自身時間與時間基準的一致性。射頻模塊由時鐘模塊給出的時鐘信號來驅動,完成下變頻、濾波和采樣,基帶信號處理模塊對數字中頻信號進行處理獲取觀測值和星歷等信息。鐘差估計模塊根據接收到的觀測值、星歷以及實時衛星軌道、鐘差產品,對接收機的位置和鐘差進行估計。接收機時鐘模塊根據接收機的鐘差來調整輸出到基帶處理模塊和射頻模塊的時間信號和頻率信號,并對外界提供標準的時頻信息。為保證接收機所復現出的衛星時間與真實衛星時間保持同步,接收機需要對時頻信號進行調控,并對由于硬件電路造成的時間延遲進行標校。
時鐘模塊是無源自主授時接收機的核心,其作用是將本地時間馴服到衛星導航系統的時間基準,并在本地時間的整秒時刻輸出秒脈沖。對于授時型接收終端,其內部的時鐘多為晶振,受頻率偏差和頻率老化的影響,本地時鐘表征時間相對于衛星時間基準的誤差將隨著時間的積累而發散,從而接收機的1PPS輸出也將隨著接收機時鐘一起發生發散。為了保證本地時鐘和1PPS輸出的穩定性,時鐘模塊需要根據前面歷元的接收機鐘差信息,對接收機時鐘進行調控,來抑制接收機本身的頻率偏差和頻率老化的影響。
時鐘調控方法主要可以分為兩類:一是調相法,接收機只在鐘差超過閾值時,調整本地時間下一秒的秒長,這種方法的調控步進受系統時鐘頻率的限制,存在分辨率的影響,這種方法只適合接收機剛啟動時對本地時間的粗略調控;二是調頻法,接收機通過調整晶振頻率來補償晶振自身的頻偏,從而防止本地時間因晶振頻率偏差而發散。
相對于常規的時鐘調控方式,壓控恒溫晶振更適用于基于PPP的高精度授時接收機,能充分發揮載波相位高精度的優勢。PPP解算出的高精度鐘差經過時鐘調控算法中的濾波處理轉換為該時刻的晶振頻率調整量,該調整量被送入數模轉換模塊生成電壓變換量,用以調控VCOCXO,從而改變晶振頻率。