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面向网络仪器的统一时间支持体系研究

2020-11-23阅读(346)

面向网络仪器的统一时间支持体系研究

论文摘要

传统仪器由于不具有开放体系结构与信息完整性支持能力,无法实现远程测控与分布测试,同时,大量仪器资源无法实现开放互联与共享,以及大量测试信息不能被有效传输和利用,即仪器技术在广域应用中存在的普遍问题。论文基于“测量信息完整性”的观点及开放体系结构的原则,提出了以测控网为基础、具有开放互联与信息完整性支持能力的网络仪器(ION,Instrument On Network)新概念,系统地阐述了网络仪器的结构组成与技术要素,深入地探讨了网络仪器中的时间统一问题,主要工作如下:1、针对仪器的广域开放互联问题,设计了一种以探头、测控HUB和测控服务器为基本设备单元,由接入层、传输层和构造层组成的网络仪器结构,阐述了网络仪器的基本概念与技术要素。2、针对网络仪器的时间统一问题,设计了统一的时间支持体系及其完整解决方案,分析了统一时间支持体系的结构组成与系统模型,阐述了基于时间传递链的时间统一体系,并从时间源、时间传递与保持、时间再生与应用三个方面进行了入研究,主要包括:(1)对时间源的结构模型、选择评判以及实现等问题进行了研究,并对时间源的类型作了层次划分。作为一级时间源,分析了典型的GPS类时间源的技术特征;作为一种二级时间源,提出并设计了基于CDMA系统的时间源,初步实验结果达到了微秒量级时间同步精确度;(2)对时间传递与保持技术进行研究,阐述了T端口与时间传递链的概念与结构组成,探讨了时钟校正与时间预测方法;研究了T端口中相对频率偏差问题,设计了一种基于归一化间隔偏差序列的相对频偏估计方法,并对该方法进行了仿真;(3)对时间再生与应用技术进行了研究,阐述了时间服务单元的基本概念与结构模型,针对多探头同步数据获取、测试数据多速率处理以及探头采样时钟标准化问题,研究了基于统一时间的同步采样脉冲再生技术和同步重采样技术。(4)针对以太网时间统一问题,结合统一时间支持体系研究的关键技术,提出了一种具有时间传递、时间检测以及时钟再生功能的同步媒介访问控制器(SMAC),以及基于SMAC的开环时间传递方法,在经过一级SMAC交换设备的以太网环境中实现了25纳秒的时间传递精确度(同步媒介访问控制器和开环时间传递方法已申请国家发明专利)。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 传统仪器问题剖析
  • 1.1.2 网络仪器的提出
  • 1.2 网络仪器的技术特征
  • 1.2.1 开放体系结构
  • 1.2.2 统一时间支持
  • 1.3 研究现状
  • 1.3.1 仪器体系结构发展现状
  • 1.3.2 时间同步技术研究现状
  • 1.4 论文研究主题与主要内容
  • 1.5 论文内容安排
  • 第二章 网络仪器及其关键技术分析
  • 2.1 基本概念与结构组成
  • 2.1.1 网络仪器基本定义
  • 2.1.2 网络仪器技术要素
  • 2.1.3 网络仪器结构组成
  • 2.2 关键技术分析
  • 2.2.1 开放体系结构
  • 2.2.2 统一时间支持体系
  • 2.2.3 其它关键技术
  • 2.3 现有技术平台可行性分析
  • 2.4 网络仪器应用案例分析
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 统一时间支持体系
  • 3.1 引言
  • 3.2 结构组成与系统模型
  • 3.2.1 结构组成
  • 3.2.2 系统模型
  • 3.3 时间同步技术现状与分析
  • 3.3.1 时间标准与系统
  • 3.3.2 时间比对与传递技术
  • 3.3.3 网络时间同步技术
  • 3.4 统一时间支持体系解决方案
  • 3.4.1 设计目标
  • 3.4.2 统一时间支持体系结构
  • 3.4.3 与其它同步系统的本质区别
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 时间源技术
  • 4.1 时间源的结构与模型
  • 4.1.1 时间源结构组成
  • 4.1.2 时间源模型
  • 4.2 时间源的选择与评价
  • 4.2.1 时间基准的选择
  • 4.2.2 频标源的评价
  • 4.2.3 选择与约定
  • 4.3 基于GPS/北斗系统的时间源研究
  • 4.3.1 授时基本原理
  • 4.3.2 方案与实现
  • 4.3.3 实验与分析
  • 4.4 基于CDMA系统的时间源研究
  • 4.4.1 CDMA时间系统
  • 4.4.2 基站播发的时间信号
  • 4.4.3 授时原理与方法
  • 4.4.4 实验与分析
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 时间传递与保持
  • 5.1 引言
  • 5.2 T端口与时间传递链
  • 5.2.1 T端口及其模型
  • 5.2.2 时间传递链
  • 5.3 时延测量与相对频偏估计
  • 5.3.1 时延组成与分析
  • 5.3.2 时延测量原理
  • 5.3.3 相对频偏估计
  • 5.4 时间保持技术
  • 5.4.1 时钟校正
  • 5.4.2 时间预报
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 时钟再生与应用
  • 6.1 时间服务单元
  • 6.2 时钟信号再生技术
  • 6.3 同步重采样应用技术
  • 6.3.1 问题的引出
  • 6.3.2 重采样控制
  • 6.3.3 同步重采样技术
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 基于以太网的统一时间支持体系应用研究
  • 7.1 引言
  • 7.2 以太网时间传递技术概述
  • 7.3 SMAC及其时间传递链
  • 7.3.1 SMAC技术基础
  • 7.3.2 SMAC时间传递链
  • 7.4 基于SMAC的开环时间传递技术
  • 7.4.1 开环时间传递技术
  • 7.4.2 实验仿真与误差分析
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 总结与展望
  • 8.1 全文总结
  • 8.2 研究展望
  • 致谢
  • 参考文献表
  • 攻读博士学位期间申请的发明专利
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文
  • 攻读博士学位期间参加的课题项目

    • 相关论文文献

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