伍贻威,龚　航,朱祥维,刘文祥,欧　钢

(国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙 410073)

原子钟两级驾驭算法及在建立GNSS时间基准中的应用

伍贻威,龚航,朱祥维,刘文祥,欧钢

(国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙 410073)

本文提出了一种原子钟驾驭算法,方法是使用等价于Kalman滤波器加延迟器的数字锁相环(DPLL).本文完整地推导了DPLL的闭环系统传递函数和闭环误差传递函数,给出了其实现结构,和每次的对于被驾驭原子钟的调整量,并给出了使DPLL输出信号的频率稳定度最优的参数选取方法.在此基础上,提出了使用两个这样的DPLL级联起来的二级驾驭算法.理论分析和仿真实验都表明:该算法相比传统原子钟驾驭算法,参数选取更容易,可以保证输出信号的频率稳定度最优;并保证输出信号与第一级的参考输入保持时间同步.该两级驾驭算法可以应用于设计锁相振荡器,即先用铯钟驾驭氢钟,然后再驾驭数控振荡器(NCO);也可以应用于建立GNSS时间基准,即先用UTC(BSNC)驾驭产生BDT,然后再用BDT驾驭主控站主钟来产生BDT(MC).

原子钟驾驭;数字锁相环;Kalman滤波器;频率稳定度

1　引言

原子钟驾驭算法在建立守时实验室和全球导航卫星系统(GNSS)的时间基准中发挥着重要作用[1～4].以建立GNSS时间基准为例,其步骤可以分解为:① 获取观测钟差;② 使用时间尺度算法,综合地面站和星上的原子钟,建立一个纸面时间(单台钟或纸面时间都可以被视为一个时间尺度),即自由的“GNSST”;之所以打引号……