瞬变电磁仪高精度GPS时钟同步的研究.pdf

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1、瞬变电磁仪高精度GPS时钟同步的研究姬智艳-，邓维克，苏娟，曹达-，黄龙，(1．湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082；2．邵阳学院，湖南邵阳422000；3．长沙五维地科勘察技术有限公司，湖南长沙410205)摘要：瞬变电磁仪是一种重要的地质勘探仪器。为了提高瞬变电磁仪的同步精度，针对恒温晶振长期稳定性差和GPS短期稳定性差的问题。提出一种基于嵌入式微处理器STM32F407、GPS接收模块、中等精度恒温晶振的瞬变电磁仪GPS时钟同步方法。在分析瞬变电磁仪系统组成及GPS同步的工作原理的

2、基础上，利用STM32F4O7能够灵活输出PWM的特点，通过获取恒温晶振的实际工作频率后，设置STM32F407计数器的相关寄存器输出同步的PWM作为同步控制时序。同步瞬变电磁仪的发送机和接收机。采用卡尔曼滤波克服了1PPS信号短期抖动性，充分考虑到GPS存在短期失锁的问题。结合IlR滤波、最小二乘算法，分别设计了GPS锁存状态和失锁状态的同步实现方法。实验结果表明，开机30s后，系统的同步精度达到0．01，在GPS短期失锁时仍能保持0．01s的精度。关键词：瞬变电磁仪；GPS同步；卡尔曼滤波；II

3、R滤波i最小二乘法中图分类号：TM154文献标识码：A文章编号：1002—087X(2014)01—0145—04Researchonhigh·-accuracyGPS--timesynchronizationintransientelectromagneticmachineJIZhi—yan，DENGWei—ke，SUJuan，CAODa，HUANGLongrJ．CollegeofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsh

4、aHunan410082，China；2．ShaoyangUniversity,ShaoyangHunan422000,China；3．ChangshaWuweiGeophysicalExplorationTechnologyCo．Lfd．ChangshaHunan41020~China)Abstract：Transientelectromagneticmachineisanimportantinstrumentforgeologicalexploration．Inordertoimprovethe

5、synchr0nizatiOnaccuracyoftransientelectromagneticmachineandsolvetheproblemsofpoorlong—termstabilityofconstanttemperaturecrystal—oscillatorandshort-termstabilityofGPS．akindofGPS—timesynchronizationmethodoftransientelectromagneticmachinebaseontheembedded

6、microprocessorSTM32F407．GPSreceivermoduleandmedium—accuracyconstanttemperaturecrystal—oscillatorwasproposed．ThecompositionoftransientelectromagneticmachineandtheprincipleofGPSsynchronizationwereanalyzed，PWMassynchronouscentreltimingtosynchronizethetran

7、smitterwasused；transientelectromagneticmachinebyse~ingtherelevantregisterofSTM32F4O7counterwasreceived；thentheobtainingtheactuaIfrequencyofconstanttemperaturecrystal—oscillator．thetransmitterandreceiveroftransientelectromagneticapparatuswerein-phase．Sh

8、ort-termjitterofthe1PPSsignalwasconqueredbyKalmanfilteringalgorithm．CombinationofIIRfiltering，leastsquaresalgorithm，thesynchronizationmethodsundertheGPS-IockstateandtheGPS—unlockstateweredesignedbytakingfullyintoaccounttotheexistenceofs