专利名称：一种飞行器系统时钟校时和冗余修正的方法
技术领域：
本发明涉及一种空间电子控制方法，尤其涉及一种飞行器系统时钟校时与冗余修正方法。
背景技术：
飞行器系统时钟是飞行器必须具备的要素。稳定、精准的飞行器系统时钟是飞行器遥测信息具有参考价值的前提，是飞行器姿、轨控系统稳定运行、准确控制的必需条件， 是飞行器星载仪器设备按计划在预定区域、预定时间实施某项特定任务的必要保证。
为了使系统时钟满足一定的精度并稳定可靠地运行，必须采取校时措施。目前飞行器采用的校时措施有地面授时，集中校时，GPS授时，均勻校时。地面授时、集中校时和 GPS授时一般在飞行器系统时钟相对精确参考时钟偏差量较大时进行，需在可见弧段内通过遥控指令、遥控注数完成，因此不能实时精确地对飞行器系统时钟进行修正。均勻校时依赖于地面测控系统对于飞行器时钟一段时间内的观察和比较，对飞行器频标受温度影响引起的短暂变化或其它因素引起的短周期变化无法进行判断并修正。
如果能够在星载GPS接收机定位时，利用GPS接收机提供的整秒信号，对飞行器系统时钟进行实时修正，同时以均勻校时作为GPS接收机非定位时的补充手段，将大大提高飞行器系统时钟的稳定度和精度。发明内容
本发明的目的是充分利用测控资源和星载GPS接收机，克服仅依赖于地面测控资源或仅依赖于GPS接收机对飞行器进行时钟修正的局限性，实现使系统时钟满足一定的精度并稳定可靠地运行的目的。
本发明的技术方案是提供了一种飞行器系统时钟校时和冗余修正的方法，其特征在于包括如下步骤
步骤1、入轨后飞行器运行初期，GPS接收机工作稳定性待判断，GPS校时禁止，仅由地面测控系统对飞行器实施集中校时或均勻校时；
第2步、设定星地时差超过5毫秒时实施集中校时，集中校时后保证飞行器系统时钟的精度为5毫秒，通过均勻校时保证飞行器系统时钟的精度为1毫秒；
第3步、经过对GPS接收机工作稳定性的观察，判断其工作正常，性能稳定，并通过 GPS接收机提供的遥测状态参数判断其定位后，地面向星务管理计算机注入GPS校时允许标志；
第4步、星务管理计算机利用GPS秒中断信号，比较星务管理计算机与GPS整秒信号误差；
当整秒信号误差小于士20毫秒时，星务系统软件认为该整秒信号误差有效；
当该误差绝对值大于等于1毫秒时，若连续8秒判断该整秒信号误差有效时，取连续8秒判断整秒信号误差的平均值，采用一次修正的方式，将修正平均值后的飞行器系统时间写入时钟寄存器；
当该误差绝对值小于1毫秒时，采用拨钟方式修正即每次拨100微秒，直至将整秒信号误差修正至100微秒内。
本发明的有益效果是本发明采用集中校时、均勻校时和GPS接收机秒信号校时多种校时措施并举，优势互补、互为冗余的方法，提高飞行器系统时钟的稳定度和精度。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明，其中
图1星务管理计算机产生时差值的方式；
图2GPS秒信号自主校时过程逻辑图3时钟处理流程。
具体实施方式
本发明涉及的飞行器时钟校时系统主要包括地面测控系统、GPS接收机、星务管理计算机等部分，其中地面测控系统用于接收、积累飞行器遥测数据，对飞行器时钟进行一段时间的观察，并将之与精确参考时统时间进行比较，根据飞行器集中校时的门限要求，判断是否需要对飞行器注入集中校时量；根据一段时间的观察计算飞行器均勻校时量并对飞行器注入均勻校时量。观察GPS定位标志，若GPS定位正常，注入GPS校时允许标志，开通 GPS校时。GPS接收机，用于提供GPS整秒信号。同时给出GPS定位标志，供校时判断使用。 图1为星务管理计算机产生时差值的方式示意图。星务管理计算机本机秒信号与GPS秒信号差值大于等于20毫秒的情况下，星务管理计算机在每次秒信号后20毫秒处更新差值寄存器，给出该差值无效标志(超出20毫秒范围)，并中断CPU。当星务管理计算机本机秒信号落后于GPS秒信号，差值小于20毫秒时，星务管理计算机在每次秒信号发生时更新差值寄存器，给出该差值为正标志，并中断CPU。当星务管理计算机本机秒信号提前于GPS秒信号，差值小于20毫秒时，星务管理计算机在每次秒信号发生时更新差值寄存器，给出该差值为负标志，并中断CPU。因此，星务管理计算机通过比对本机时间基准的整秒信号与GPS 的整秒信号，每秒中断CPU，向软件提供校时差值，单位为10us。当校时差值在门限范围内 (士20毫秒)时软件根据校时差值调整时间基准。基于上述系统，采用集中校时、均勻校时和GPS接收机秒信号校时的精确校时与冗余修正方法，包括下列校时控制和计算过程步骤
步骤1、入轨后飞行器运行初期，GPS接收机工作稳定性待判断，GPS校时禁止，仅由地面测控系统对飞行器实施集中校时或均勻校时。
第2步、设定星地时差超过5毫秒时实施集中校时，集中校时后保证飞行器系统时钟的精度为5毫秒。通过均勻校时保证飞行器系统时钟的精度为1毫秒。
第3步、经过对GPS接收机工作稳定性的观察，判断其工作正常，性能稳定，并通过 GPS接收机提供的遥测状态参数判断其定位后，地面向星务管理计算机注入GPS校时允许标志ο
第4步、星务管理计算机利用GPS秒中断信号，比较星务管理计算机与GPS整秒信号误差。当整秒信号误差小于士20毫秒时，星务系统软件认为该整秒信号误差有效。当该误差绝对值大于等于1毫秒时，若连续8秒判断该整秒信号误差有效时，取连续8秒判断整秒信号误差的平均值，采用一次修正的方式，将修正平均值后的飞行器系统时间写入时钟寄存器。当该误差绝对值小于1毫秒时，采用拨钟方式修正即每次拨100微秒，直至将整秒信号误差修正至100微秒内。由于写入时钟寄存器1次将产生几十微秒时差，而拨钟方式的时差可忽略不计，故根据时差范围采用不同方式修正，可提高校时精度。经GPS校时， 飞行器系统时钟与GPS时间差值稳定在0. 1毫秒以内。
均勻校时与GPS校时共存，互为冗余，优势互补。星务系统软件允许地面对飞行器进行均勻校时，均勻校时与GPS校时可同时存在。当GPS正常时，GPS校时允许，此时GPS校时发挥作用，使星务管理计算机时间与GPS时间差值稳定在0. 1毫秒以内。一旦GPS不正常，GPS校时禁止，此时均勻校时发挥作用，使星地时差控制在1毫秒以内。
图2为GPS校时过程逻辑图，通过以下步骤实现GPS校时功能
1)当星务软件判断有GPS中断，GPS校时允许，且GPS时钟与系统钟时差在20毫秒内时作后续处理。
2) GPS时钟与系统钟时差绝对值大于等于1毫秒时，将连续8次的时差平均值通过时钟写入方式校时。
3) GPS时钟与系统钟时差绝对值小于1毫秒且大于等于100微秒时，通过拨钟方式校时(避免带来写入误差)。
图3为时钟处理流程逻辑图，通过以下步骤实现飞行器系统时钟维护功能
1)集中校时处理；
2)均勻校时处理；
3) GPS秒信号自主校时处理。
权利要求
1. 一种飞行器系统时钟校时和冗余修正的方法，其特征在于包括如下步骤 步骤1、入轨后飞行器运行初期，GPS接收机工作稳定性待判断，GPS校时禁止，仅由地面测控系统对飞行器实施集中校时或均勻校时；第2步、设定星地时差超过5毫秒时实施集中校时，集中校时后保证飞行器系统时钟的精度为5毫秒，通过均勻校时保证飞行器系统时钟的精度为1毫秒；第3步、经过对GPS接收机工作稳定性的观察，判断其工作正常，性能稳定，并通过GPS 接收机提供的遥测状态参数判断其定位后，地面向星务管理计算机注入GPS校时允许标志；第4步、星务管理计算机利用GPS秒中断信号，比较星务管理计算机与GPS整秒信号误差；当整秒信号误差小于士20毫秒时，星务系统软件认为该整秒信号误差有效； 当该误差绝对值大于等于1毫秒时，若连续8秒判断该整秒信号误差有效时，取连续 8秒判断整秒信号误差的平均值，采用一次修正的方式，将修正平均值后的飞行器系统时间写入时钟寄存器；当该误差绝对值小于1毫秒时，采用拨钟方式修正即每次拨100微秒，直至将整秒信号误差修正至100微秒内。
全文摘要
本发明提供了一种飞行器系统时钟校时和冗余修正的方法，其特征在于包括如下步骤步骤1、入轨后飞行器运行初期，GPS接收机工作稳定性待判断，GPS校时禁止，仅由地面测控系统对飞行器实施集中校时或均匀校时；第2步、设定星地时差超过5毫秒时实施集中校时，集中校时后保证飞行器系统时钟的精度为5毫秒，通过均匀校时保证飞行器系统时钟的精度为1毫秒；第3步、经过对GPS接收机工作稳定性的观察，判断其工作正常，性能稳定，并通过GPS接收机提供的遥测状态参数判断其定位后，地面向星务管理计算机注入GPS校时允许标志；第4步、星务管理计算机利用GPS秒中断信号，比较星务管理计算机与GPS整秒信号误差。
文档编号G04G5/00GK102520606SQ20111036245
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者李巍, 李美光, 陈兆云 申请人:上海卫星工程研究所