瞬變電磁探測系統(tǒng)的GPS時鐘同步研究與應(yīng)用.pdf

1、瞬變電磁探測系統(tǒng)是一種應(yīng)用時間域電磁法原理研制而成的地球物理勘探儀器，具有穿透高阻能力強、隨機干擾影響小、探測深度大、分辨率較高、信息豐富、方便易行等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查、石油勘探、工程地質(zhì)勘查等領(lǐng)域。提高瞬變電磁探測系統(tǒng)分離結(jié)構(gòu)的發(fā)送機與接收機的時鐘同步精度是提升其探測性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)瞬變電磁探測系統(tǒng)采用線纜同步或無線同步，時鐘同步精度低，且不適合在復(fù)雜的野外環(huán)境使用。GPS時鐘同步利用1PPS信號校正晶振頻率獲得高精度同步時鐘

2、，被越來越廣泛應(yīng)用，但目前GPS時鐘同步方案較復(fù)雜、GPS失鎖時同步精度較低。
　　 針對上述問題，文中采用中等精度的有源晶振與GPS協(xié)同工作方式，設(shè)計一種基于嵌入式微處理器STM32F407VGT6的GPS高精度時鐘同步方案，同步瞬變電磁探測系統(tǒng)發(fā)送機和接收機。方案將GPS的1PPS信號作為基準，獲得晶振的實際工作頻率后，利用STM32F407VGT6定時計數(shù)器的脈寬調(diào)制模式調(diào)節(jié)輸出同步時序，與傳統(tǒng)采用GPS1PPS信號獲得晶

3、振的實際工作頻率后調(diào)節(jié)壓控晶振的電壓來修正晶振輸出頻率獲得同步時鐘相比，同步精度得到提高，同步時序調(diào)節(jié)更靈活，通用性更強，更適合在野外工作的瞬變電磁探測系統(tǒng)使用。
　　 文中首先分析GPS時鐘同步方案的理論，包括晶振的頻率漂移模型，GPS授時原理，1PPS信號誤差。在闡述理論的基礎(chǔ)上，研究GPS時鐘同步的實現(xiàn)原理，完成瞬變電磁探測系統(tǒng)GPS時鐘同步的軟硬件設(shè)計，重點分析并實現(xiàn)GPS時鐘同步的算法。采用滑動均值濾波處理1PPS信號