紧接着上篇的文章CEOB2B晶振平台继续给大家讲解关于如何提高石英晶振的高稳定等性能.

3.算法研究与分析

受系统误差来源中各项因素的影响,系统精度存在一定误差。其中系统精度主要由GPS相关决定,因此应尽可能减小GPS相关引入的误差, 从而提高系统精度。由于GPS信号引入了大量噪声,短期抖动较大,系统需要采用有效的滤波和 控制算法。系统采用了kalman滤波和曲线拟合两种不同的滤波算法。

在鉴相过程中,为了得 到相位差值,系统采用了 kalman滤波算法进行控制。在对鉴相值进行还原过程中,系统采用了曲线拟合算法从而对高稳贴片晶振进行压控。

kalman滤波是一种基于最小均方误差准则的最优线性时域滤波,采用状态空间的方法描述系统,算法采用递推形式,无静差。kalman滤波算法不需要过去的全部观测数据,仅仅根据前一次的估计值和最近一个观测数据来估计当前值。

曲线拟合(Curve-fitting)就是将一组离散的数据以一个近似的曲线方程式来代替。曲线拟合的 方法有很多,一般采用最小二乘法来构造简单的一阶线性方程或是高阶的多项式方程。利用一阶线性方程进行的曲线拟合称为线性回归(LinearRegres2sion),利用高阶多项式方程进行的曲线拟合称为多项式回归(PolynomialRegression)。

4 系统创新点

1)系统研究了采用GPS 信号完成对高稳晶振 的锁定的方法和应用技术,设计了相关的总体方案,并根据具体的技术指 标进行了相关电路的分析设计和硬件实现。对滤波及控制算法进行了研究分析,建立了完善的 数学模型和实际控制算法,大大提高了系统的精度。解决晶振老化准确度下降和长期稳定性能 差的问题,输出高精度的频率基准和时间同步信号,为各项任务提供更准确、可靠、精度更高的测量与设备  计量技术时间频率信号。

2)GPS时钟还可以为时统信号提供高精度的时间同步信号,克服单纯GPS接收机授时不稳定以及采用铷钟价格高昂的问题。系统采用了高精度的时间传递接收机,输出 10MHz、5MHz信号,频率准确度<5E-12(24小时平均),短期稳定度:5E-12/s,1pps授时精 度:<50ns,IRIG-B码同步精度:<100ns,时间间隔测量误差<10ns。各项技术指标 均为目前国际 领先水平,可为任务提供更为稳定、精确的时间同步信号。

3)系统采用了鉴相和锁相电路,鉴 相电路精确的完成了对GPS信号和本地频标相位差的测量并按照数学模型转换成电压差。锁相 电路根据算法研究模型完成对高稳有源晶振的快速、准确的压控调节,使高稳晶振锁定到GPS信号 。

4)系统运用了高精度时间间隔测量技术,对GPS信号和本地频标进行了高精度时间间隔测量 ,测量分辨力较高。系统还利用了高速的A/D转换模块,保证数据采集和测量的准确、可靠。 

5)系统采用了标准的IRIG-B(DC)时间码输 出技术,使系统提供的高精度的时间标准信号具有 更好的通用性和可靠性。在保证系统输出信号精度的同时,采用了标准的接口方便用户使用和 进一步扩展开发。

6)系统对滤波器滤波和控制算法进行了分析研究,采用了kalman滤波和曲线拟合 两种算法模型。在鉴相过程中使用kalman滤波,在鉴相还原过程中使用了曲线拟合,进一步提 高系统精度。