光纤双向时间传递时钟驯服技术研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文光纤双向时间传递时钟驯服技术研究硕士姓名：黄璜专业：电子与通信工程学号：1120349136研究方向：光纤时间传递导师：吴龟灵副教授上海交通大学电子信息与电气工程学院2015年1月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterThestudyondiscipliningtechniqueofclockintwo-wayfiber-optictimetransfersystemAuthor:HuangHuangSpecialty:ElectronicandCommunicat

2、ionEngineeringAdvisor:GuilingWuDepartmentofElectronicEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityJan2015上海交通大学硕士学位论文摘要光纤双向时间传递时钟驯服技术研究摘要现代原子钟和光钟技术不断进步，目前氢原子钟的稳定度可以达到-1310/s量-16级，光钟的稳定度可以达到10/s量级。由于不同时钟频率漂移率以及准确度都不相同，他们给出的时间标准也是不同的。为了统一时间基准，各地的时钟需要与某一个时钟基准进行比对，同步到公认的标准时间上。不同时间标准原子钟之间要不断地交换比对，消除标准钟源之间的系统偏差，统

3、一时间标准，提高时间标准的精度。光纤通路具有带宽高、稳定性好、损耗低等优点，基于光纤的时间传递成为高精度时间传递的有效途径。本文设计了基于双向时间传递系统的驯服保持系统，并对系统的相关性能进行了测试与验证。主要工作包括：（1）详细介绍了目前光纤时间传递技术和时间驯服技术，并比较了各个技术的性能和优缺点，为后续双向时间传递上驯服系统的设计奠定了理论基础。（2）介绍了双向时间传递系统以及驯服系统的整体框架，并详细分析了温度以及硬件设备时延等因素对时间传递系统以及驯服效果的影响。（3）设计了一套基于双向时间传递系统的驯服保持系统。首先利用卡尔曼算法对测量到的钟差数据进行处理，消除随机噪声的影响。然后

4、通过校频算法和PID控制算法得到可控铷钟X72精准的数字控制值。另外，由于电路和传输链路的影响，主端传送过来的时间信号可能会丢失，本文还介绍了根据之前的数据预测铷钟的控制值，使得可控铷钟与主钟保持高度同步。（4）在室温下搭建了双向时间传输系统,进行了100km的双向时间传递实验。在此基础上，实现了双向时间传递系统上的驯服保持功能，测试并验证了I上海交通大学硕士学位论文摘要驯服系统的性能。关键词：光纤双向时间传递，驯服保持，卡尔曼滤波，PID算法II上海交通大学硕士学位论文英文摘要Thestudyondiscipliningtechniqueofclockintwo-wayfiber-optic

5、timetransfersystemABSTRACTWiththecontinuousprogressofmodernatomicclockandopticalclocktechnology,thestabilityofhydrogenatomicclockcanachievetheorderof-1310/sandthestabilityofopticalclockcanachievetheorderof-1610/s.Butthestandardsofeveryclockaredifferentfordriftratesofclockfrequencyandaccuracyarediffe

6、renteachother.Tounifythetimestandard,clocksindifferentlocationsneedtocomparewithotherstandardclockstosynchronizetotherecognizedstandard.Differenttimestandardatomicclocksneedtocompareandswitchwitheachothertoeliminatethesystemerrorbetweenthem,unifythetimestandardandimprovetheaccuracyofit.Therearesever

7、aladvantagesoftheopticalfiberchannelsuchaswidebandwidth,goodstabilityandlowlossetc.Timetransferbasedonopticalfiberhasbeenaneffectivewayforhigh-accuracytimetransfer.Thispaperdesignsandbuildsadisciplini