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雷电探测系统一般通过多站测时差空间解算法对雷电进行定位,时间频率标准的精度直接影响了其定位精度,因此研制高精度和高稳定度的授时校频系统非常重要。 卫星授时具有精度高、稳定性和可靠性高的特点。卫星接收机输出的1PPS(Pulse Per Second)信号具有非常高的长期稳定度,而恒温晶振具有很好的短期稳定度,结合1PPS信号良好的长期稳定度和恒温晶振良好的短期稳定度,对卫星授时校频技术进行研究,设计出GPS/BD(Global Positioning System/BeiDou)双模授时校频系统。该系统作为雷电探测站的子单元,为雷电探测系统各探测站提供协调同步工作的时间频率基准,其时间基准精度在卫星锁定情况下误差为20ns,其频率基准在卫星锁定情况下的短期稳定度为5×1O-12,长期稳定度为10-13级别。本人所做的工作主要包括: (1)研究VOCXO(Voltage Oven Controlled Crystal Oscillator)的频率压控特性; (2)了解卫星授时的基本原理以及研究利用卡尔曼滤波原理滤除1PPS时间标准内包含的随机误差; (3)研究了PID(Proportion Integration Differentiation)控制原理,采用PID控制对卡尔曼滤波后的相差进行自动调节,使得相差变得平稳; (4)研究用于在丢星情况下保持时间频率标准精度的算法。