一种高精度时间程控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度时间程控方法，用于对卫星进行高精度延时控制和管理。
【背景技术】
[0002]程控功能是地面对卫星进行延时控制和管理的途径。它是利用在卫星过境的时候将带有执行时间码的指令通过数据块的形式上注到星上计算机(以下以星务中心计算机为例)的程控缓冲区，星务中心计算机程控任务对比当前星上时间(通常星上时间与高精度时间同步)和程控指令时间，如果指令执行时间到则发送该指令。通过程控能够减少地面对卫星进行控制的工作量，并且是控制卫星平台设备和有效载荷在境外工作的重要手段。
[0003]目前，星务中心计算机按照自己的调度周期T(目前T通常设为I秒)激活程控，遥测、遥控等任务，由于受星务中心计算机晶振准确度的影响，T并非准确的I秒，即使在每个调度周期的一开始就读取星上时间，而该点的星上时间的毫秒值会在0-999H1S漂移(这里假设星上时间分辨率为Ims)，因此程控指令的执行误差最大接近I秒，比如某条程控指令的时间码为6秒，星务主机在上一个调度周期入口读取星上时间为5.6秒，由于星上时间未到，在本调度周期不执行该条程控指令，在下一个调度周期入口处读取星时为6.6秒，该条程控指令时间到，执行该条程控指令，程控指令执行误差为0.6秒。
[0004]随着任务需求的发展，对程控功能的执行精度要求越来越高，目前提高程控指令执行精度通常有两种方式，一种是将星务中心计算机调度周期缩短至T/n，另一种方式是引入GPS秒脉冲。第一种方式的本质是提高查询星上时间的频率，能够有限的提高程控指令执行精度，精度能够提高至Τ/η，比如η = 4，将调度周期缩短至250ms，程控误差最大为250ms，随着η的增大，调度效率会降低，并且其他任务设计会变得复杂。第二种方式星务中心计算机需要额外引入硬件GPS秒脉冲接口，使用秒脉冲作为星务中心计算机任务调度的激励，并且需要对GPS秒脉冲的连续性进行可靠性设计。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高精度时间程控方法，该方法通过动态调整调度周期，能够将星务中心计算机的调度周期与星上时间同步，从而提高了程控指令执行时间精度，同时本发明还对星务中心计算机产生的遥测帧引入调整字节，避免由调度周期动态调整所带来的遥测数据产生与遥测数据发送不同步问题。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种高精度时间程控方法，通过调度周期动态调整技术，使星务中心计算机调度周期与星上时间同步，提高程控指令执行时间精度，具体步骤如下:
[0007](I)将调度周期T划分为N份，每份时间长度为t，即T = NX t，N为正整数；
[0008](2)设置定时器中断或复用已有中断，所述中断周期为t，并设置中断计数器η，η的初始值为0，设置中断计数回零标记Μ, M的初始值为N ;
[0009](3)当进入定时器中断服务后，如果η = 0，则进入步骤⑷，如果η # O则则进入步骤(6)；
[0010](4)激活调度任务，其中，在所述调度任务中，程控任务的优先级最高；然后进入步骤(5)；
[0011](5)读取星上时间毫秒值 tmsSat;如果 tmsSat〈e，则 Μ = Ν+1 ;如果 tmsSat> (t+e)，贝Ij M =N-1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，则M = N^*e为设定的临界误差，然后进入步骤(6);
[0012](6)进行中断计数，即η = η+1，然后进入步骤(7);
[0013](7)对中断计数值η进行判断并进入步骤(8)，其中，如果η SM，则对中断计数器清零，即η = O ;
[0014](8)退出定时器中断服务程序；
[0015](9)按照中断周期t重复步骤⑶?⑶。
[0016]上述的高精度时间程控方法，在步骤(5)中，设定遥测帧的有效字节数为Q-Q/N，并根据对中断计数回零标记M的调整结果，设定遥测帧调整字节数为0、Q/N或2XQ/N，其中，Q为设定的下行遥测码速率；具体调整结果如下:
[0017]如果M = N+1，则设置调整字节数为2XQ/N，即在遥测帧发送过程中，发送的字节数为 Q-Q/N+2 X Q/N = Q+Q/N ；
[0018]如果M = N_1，则设置调整字节数为0，即在遥测帧发送过程中，发送的字节为Q-Q/N；
[0019]如果M = N，则设置调整字节数为Q/N，即在遥测帧发送过程中，发送的字节为Q-Q/N+Q/N = Q0
[0020]上述的高精度时间程控方法，在步骤⑴中，根据程控时间精度指标需求，调整正整数N。
[0021]上述的尚精度时间程控方法，在步骤(4)中，在所述调度任务中程控任务的优先级最筒。
[0022]本发明与现有技术相比有益效果为:
[0023](I)本发明通过动态调整调度周期，能够将星务中心计算机的调度周期与星上时间同步，相比将星务中心计算机调度周期缩短的方法，能够大幅度提高程控指令执行时间精度；
[0024](2)本发明相比引入GPS秒脉冲提高程控指令执行时间精度的方法，可靠性高，且不需要额外的硬件GPS秒脉冲接口 ；
[0025](3)若遥测帧由星务中心计算机产生，本发明对星务中心计算机产生的遥测帧引入调整字节，避免由调度周期动态调整所带来的遥测数据产生与遥测数据发送不同步问题。
【附图说明】
[0026]图1为本发明高精度时间程控方法应用的典型工作环境；
[0027]图2为本发明高精度时间程控方法的处理流程图。
[0028]图3为本发明的遥测帧引入调整字节的示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明的典型工作环境如图1所示。在图1中，星务中心计算机以及其他单机挂接在总线上，通过总线进行通信。相应的，星务中心计算机通过总线将星上时间与GPS产生的UTC时间同步，星务中心计算机程控任务对比当前星上时间和程控指令时间，如果指令执行时间到则发送该指令。
[0030]如图2所示，本发明提供了一种高精度时间程控方法，通过动态调整调度周期，能够将星务中心计算机的调度周期与星上时间同步，提高程控指令执行时间精度，其步骤如下:
[0031](I)将调度周期T划分为N份，每份时间长度为t，即T = NX t ;其中，正整数N根据程控时间精度指标设定，设定正整数N后程控指令执行误差约为t ;在本实施例中，设定N=256，则 t ^ 4ms ；
[0032](2)设置定时器中断或复用已有中断，所述中断周期为t，并设置中断计数器η，η的初始值为0，设置中断计数回零标记Μ, M的初始值为N ;
[0033](3)当进入定时器中断服务后，如果η = 0，则进入步骤⑷，如果η # O则则进入步骤(6)；
[0034](4)激活调度任务，其中，在所述调度任务中，程控任务的优先级最尚；然后进入步骤(5)；
[0035](5)读取星上时间毫秒值 tmsSat;如果 t msSat〈e，则 M = N+1 ;如果 tmsSat> (t+e)，贝Ij M =N-1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，则M = N^*e为设定的临界误差，然后进入步骤(6);
[0036](6)进行中断计数，即n = η+1，然后进入步骤(7);
[0037](7)对中断计数值η进行判断并进入步骤(8)，其中，如果η SM，则对中断计数器清零，即η = O ;
[0038](8)退出定时器中断服务程序；
[0039](9)按照中断周期t重复步骤(3)?⑶。
[0040]如果遥测帧由星务中心计算机调制发送，则本发明可以根据步骤(5)对M的调整结果，在星务中心计算机产生的遥测帧中引入调整字节，避免由调度周期动态调整所带来的遥测数据产生与遥测数据发送不同步问题。具体实现方法如下:
[0041]如果下行遥测码速率为Q byte/s,即每秒下行Q个字节，则设置遥测帧有效字节为Q-Q/N，根据M的调整结果设定调整字节为0、Q/N或2XQ/N。例如:如果下行码速率为4Kbps且N = 256，则Q = 512字节且有效字节数为510，调整字节数为O?4 ;其中:
[0042]如果M等于N-1，则只发送Q-Q/N个有效字节，即510字节；
[0043]如果M等于N，则发送Q-Q/N个有效字节加上Q/N个调整字节，即510字节+2字节调整字节；例如OxAAAA ；
[0044]如果M等于N+1，则发送Q-Q/N个有效字节加上2XQ/N个调整字节，即510字节+4字节调整字节，例如OxAAAAAAAA。
[0045]以上所述，仅为本发明一个【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0046]本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种高精度时间程控方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将调度周期T划分为N份，每份时间长度为t，即T= NX t，N为正整数； (2)设置定时器中断或复用已有中断，所述中断周期为t，并设置中断计数器η，η的初始值为O，设置中断计数回零标记Μ, M的初始值为N ; (3)当进入定时器中断服务后，如果η= O，则进入步骤⑷，如果η # O则则进入步骤(6)； (4)激活调度任务，然后进入步骤(5);(5)读取星上时间毫秒值tmsSat;如果tmsSat〈e，则M = N+1 ;如果tmsSat> (t+e)，则M = N_1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，则M = N ;其中e为设定的临界误差，然后进入步骤(6); (6)进行中断计数，即η= n+1，然后进入步骤(7); (7)对中断计数值η进行判断并进入步骤(8)，其中，如果η>Μ，则对中断计数器清零，即 η = O ; (8)退出定时器中断服务程序； (9)按照中断周期t重复步骤(3)?⑶。
2.根据权利要求1所述的一种高精度时间程控方法，其特征在于:在步骤(5)中，设定遥测帧的有效字节数为Q-Q/N，并根据对中断计数回零标记M的调整结果，设定遥测帧调整字节数为O、Q/N或2XQ/N，其中，Q为设定的下行遥测码速率；具体调整结果如下: 如果M = N+1，则设置调整字节数为2XQ/N，即在遥测帧发送过程中，发送的字节数为Q-Q/N+2XQ/N = Q+Q/N ； 如果M = N-1，则设置调整字节数为O，即在遥测帧发送过程中，发送的字节为Q-Q/N ;如果M = N，则设置调整字节数为Q/N，即在遥测帧发送过程中，发送的字节为Q-Q/N+Q/N = Q0
3.根据权利要求1所述的一种高精度时间程控方法，其特征在于:在步骤⑴中，根据程控时间精度指标需求调整正整数N。
4.根据权利要求1所述的一种高精度时间程控方法，其特征在于:在步骤(4)中，在所述调度任务中程控任务的优先级最高。
【专利摘要】本发明提供了一种高精度时间程控方法，该方法通过动态调整调度周期，能够将星务中心计算机的调度周期与星上时间同步，从而提高了程控指令执行时间精度，同时本发明还对星务中心计算机产生的遥测帧引入调整字节，避免由调度周期动态调整所带来的遥测数据产生与遥测数据发送不同步问题。而且本发明相比引入GPS秒脉冲提高程控指令执行时间精度的方法，可靠性高，且不需要额外的硬件GPS秒脉冲接口。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN104730983
【申请号】CN201510106680
【发明人】闫国瑞, 李志刚, 史简, 蒋轶颖, 宋智
【申请人】航天东方红卫星有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月11日