车载授时校频终端的设计与实现

摘要

授时校频系统应用在通信、电力、车载终端等领域，范围非常广泛。论文以河北科技大学卫星应用中心的车载终端设计项目为依托背景，对车载终端中卫星模块的授时校频系统进行重点研究。授时校频系统能提高时间精度和频率信号基准，满足现代科技对时间精度和频率信号基准日益增长的需求。本论文从硬件和软件两个方面展开工作，研究使用FPGA（现场可编程门阵列）构建具有低成本、高可靠性、高精确度的授时校频系统，重点提出了采用PID滤波算法进行仿真研究。通过设定不同的授时精度，整定得到不一样的PID比例系数、积分系数和微分系数，再设定不同的DA转换器位数、不同的PD量化位数，然后进行Matlab仿真，对得到的结果进行了比较，说明了参数设置对本地秒信号误差精度的影响。通过Allan方差对晶振稳定度指标进行判定比较，结果表明采用PID滤波算法能很好的达到设计精度的要求，得到的本地秒信号误差指标在1e-7以上，而且晶振稳定度达到了1e-8的设计要求，可以很好的实现授时校频，为导航和定位提供帮助。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 卫星导航车载终端系统

1．2．1 车载终端的发展现状

1．2．2 车载终端的组成

1．3 时间同步系统

1．3．1 时间同步系统的应用

1．3．2 时间频率的概念

1．3．3 时间频率的基准

1．4 授时校频技术的发展

1．4．1 授时校频技术的发展现状

1．4．2 授时校频技术的发展趋势

1．5 论文的主要工作和结构安排

第2章 卫星导航系统定位授时原理

2．1 GPS系统基本原理

2．1．1 GPS系统组成

2．1．2 GPS定位原理

2．1．3 GPS授时原理

2．2 北斗卫星系统基本原理

2．2．1 北斗卫星系统组成

2．2．2 北斗卫星系统定位原理

2．2．3 北斗卫星系统授时原理

2．3 GPS／北斗双模授时

2．4 本章小结

第3章 系统的总体方案设计

3．1 总体设计方案

3．2 系统的硬件方案设计

3．2．1 FPGA配置电路设计

3．2．2 系统电源设计

3．2．3 晶振电路设计

3．2．4 SDRAM电路设计

3．2．5 PCB版图设计

3．3 系统的软件方案设计

3．3．1 倍频模块

3．3．2 抽头延迟线模块

3．3．3 可变延迟线模块

3．3．4 数字鉴相模块

3．3．5 分频模块

3．4 本章小结

第4章 搭建SOPC系统平台

4．1 SOPC简介

4．2 NiosⅡ处理器

4．3 搭建SOPC系统硬件平台

4．4 基于NiosⅡ的软件应用程序

4．5 本章小结

第5章 授时校频系统建模

5．1 GPS／北斗建模

5．2 VCO建模

5．3 滤波算法建模

5．3．1 滑动滤波模型

5．3．2 PID调节模型

5．3．3 Kalman滤波模型

5．4 本章小结

第6章 PID算法仿真

6．1 关键参数的确定与论证

6．1．1 DA变换器位数

6．1．2 PD量化位数

6．1．3 PID系数

6．2 仿真

6．2．1 仿真描述

6．2．2 输出控制电压

6．3 稳定度指标

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢