一种多源卫星系统时间智能管理方法技术方案

一种多源卫星系统时间智能管理方法，属于卫星时间系统智能化管理技术领域。本发明专利技术方法根据应用模式自主切换时间系统，在GNSS接收机、下位机时钟源、CPU系统时钟、温补晶振时钟源之间实现自主切换，根据GNSS接收机是否可用来确定是否使用GNSS接收机时间，通过绝对、增量和均匀校时方法来选择对温补晶振和CPU时钟进行校准，同时参考下位机时钟源进行时间偏差纠正，将以准确可靠的形式通过总线对时间需求终端进行授时，实现卫星星时的校准和分发，确保卫星系统时间统一，各项功能准确执行，解决了当前卫星时间管理系统的存在时间延迟且校准流程繁琐的问题，进一步地，还能够在卫星时间清零或者计算机复位等异常工况下，防止卫星错误星时向下位机蔓延的情况。

A Time Intelligent Management Method for Multi-Source Satellite System

A time intelligent management method for Multi-source Satellite system belongs to the field of intelligent management technology for satellite time system. The method of the invention realizes self-switching between GNSS receiver, lower computer clock source, CPU system clock and temperature-compensated crystal oscillator clock source according to the application mode, determines whether to use GNSS receiver time according to whether GNSS receiver is available or not, and chooses to calibrate the temperature-compensated crystal oscillator and CPU clock by absolute, incremental and uniform timing methods, with reference to the same time. Time deviation correction by PC clock source will provide time service to time demand terminal through bus accurately and reliably, realize the calibration and distribution of satellite satellite satellite time, ensure the time uniformity of satellite system and the accurate execution of various functions, solve the problems of time delay and tedious calibration process of current satellite time management system, and further, can also be used in satellite time. Under abnormal conditions such as clearing or computer reset, the spread of satellite erroneous satellites to downstream computers can be prevented.

【技术实现步骤摘要】
一种多源卫星系统时间智能管理方法
本专利技术涉及一种多源卫星系统时间智能管理方法，属于卫星时间系统智能化管理

技术介绍
航天器运行过程中由于对其运行轨道要求非常严格，需要定期进行轨道维护，而轨道系统对时间的准确程度依赖非常高，需要准确的时间系统。以前的卫星时间管理主要以地面校时为主，具备地面授时、均匀校时和增量校时三种，地面航天器管控系统根据时间偏差，定期对时间进行维护。但是由于手段单一，且操作复杂，难以满足多航天器多任务的现状。随着网络化、智能化的发展趋势，航天器设备的电子化程度越来越高。同时卫星自主运行的需求也越来越强烈，目前自主轨道确定和控制、自主进行太阳月亮干扰保护、遥测遥控功能、能源自主管理、热控自主管理功能以及自主故障诊断和处理功能的需求以及航天器的特殊载荷系统，例如相机、激光通信等，都对卫星的时间系统提出了非常高的要求。以合成孔径雷达为例，在高分辨率聚束模式工作期间，为了获取丰富精细的目标信息，高速运动的卫星将始终小范围地照射卫星预置的特定成像区域，这就要求预先设定的聚束模式工作时间起点与星上时间比对时刻严格同步，超出时间误差范围即可造成不可忽视的成像性能下降。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多源卫星系统时间智能管理方法，提出了一种智能化、准确性高、自主性强的时间管理方案，根据卫星运行的不同阶段提供不同的时间系统管理模式，可通过系统级应用软件进行模式自主切换。本专利技术方法适用于通信卫星从发射到在轨的运行阶段，解决当前卫星时间管理系统的存在时间延迟且校准流程繁琐的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种多源卫星系统时间智能管理方法，包括如下步骤：S1，星上中心计算机周期性地自主请求校时，同时判断当前GNSS接收机能否使用；若能使用，则星上中心计算机将自主指令包通过总线发送给GNSS接收机，所述自主指令包包括请求校时指令和当前卫星时间，GNSS接收机收到自主指令包后，将GNSS接收机时间减去当前卫星时间得到时间差，并将该时间差通过总线发送给星上中心计算机，星上中心计算机根据时间差校准当前卫星时间；若不能使用，则星上中心计算机向地面管理系统发送自主指令包，地面管理系统接收自主指令包后形成地面校时指令发送给星上中心计算机，星上中心计算机接收并解析地面校时指令，校准当前卫星时间；S2，星上中心计算机以完成校时的当前卫星时间为基础继续产生新的卫星时间；S3，星上中心计算机利用新的卫星时间对时间需求终端授时。进一步地，所述的GNSS接收机将时间差通过总线发送给星上中心计算机前，还对所述时间差进行判断：若所述时间差大于时间差阈值，则时间差计数加1；当时间差计数大于2时，星上中心计算机判断GNSS接收机不能使用，并将时间差计数归0；当且仅当时间差计数不大于2时，GNSS接收机将时间差通过总线发送给星上中心计算机；所述时间差计数初始值为0，所述时间阈值为预先设定的固定值。优选地，所述时间差阈值为1s。进一步地，所述的当GNSS接收机不能使用时，由地面管理系统直接将地面时间发送给星上中心计算机，星上中心计算机将接收到的地面时间置为新的卫星时间，完成校时。进一步地，所述的当GNSS接收机不能使用时，由地面管理系统将地面时间与当前卫星时间的差值发送给星上中心计算机，星上中心计算机将当前卫星时间与所述差值的和置为新的卫星时间，完成校时。进一步地，所述的当GNSS接收机不能使用时，设定均匀校时量，由地面管理系统不断测量当前卫星时间和地面时间的时间差达到所述均匀校时量的时间间隔，然后将所述时间间隔和判断所述当前卫星时间和地面时间大小的校时加减标志发送给星上中心计算机；星上中心计算机每经过一次时间间隔，根据校时加减标志对当前卫星时间进行调整，增加或减少一个均匀校时量，完成校时；当所述校时加减标志为正时，增加一个均匀校时量；当所述校时加减标志为负时，减少一个均匀校时量。优选地，所述均匀校时量为1ms。进一步地，所述星上中心计算机产生新的卫星时间的方法为：星上中心计算机默认选择CPU系统晶振作为时间源，所述的新的卫星时间由CPU系统晶振产生；同时星上中心计算机判断温补晶振能否正常工作；若卫星的温补晶振正常工作，则星上中心计算机选择温补晶振作为时间源，所述的卫星时间由温补晶振产生；当温补晶振工作异常时，星上中心计算机将自动切回CPU系统晶振作为时间源。进一步地，所述的星上中心计算机利用新的卫星时间对时间需求终端授时的方法为：星上中心计算机接收授时请求，并对当前卫星时间是否经过校准进行判断；若当卫星时间未完成校时，则不响应授时请求；若当前卫星时间已完成校时，则星上中心计算机向该下位机授时。进一步地，所述的星上中心计算机自主请求校时的周期为448±20ms。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)现有的时间管理系统方案需要地面管理人员根据卫星时间与地面系统时间的误差进行定期校时，而本专利技术可减少地面系统对于卫星时间的管理成本，在发射时仅需要一次校时即可，后续卫星可以根据GNSS接收机系统的时间进行周期校时，不需要地面进行校时管理；(2)避免唯一时间源引入的系统错误，星上中心计算机设置了温补晶振时间源，可以在系统CPU晶振和温补晶振时间源之间实现切换；(3)可根据应用模式自主切换时间系统，在GNSS接收机、下位机时钟源、CPU系统时钟、温补晶振时钟源之间实现自主切换，根据GNSS接收机是否可用来确定是否使用GNSS接收机时间，通过绝对、增量和均匀校时方法来选择对温补晶振和CPU时钟进行校准，同时参考下位机时钟源进行时间偏差纠正。(4)可靠安全的授时模式，星上中心计算机时间对下位机授时设置两种模式，下位机可根据需求在通信协议中明确是否需要授时，同时授时设置开关，该开关可自主可遥控两种方式进行控制，确保授时可靠安全。附图说明图1为本专利技术系统组成框图；图2为本专利技术GNSS接收机时间校准控制流程图；图3为本专利技术地面时间校准控制流程；图4为本专利技术星上中心计算机时间管理系统处理流程图；图5为本专利技术星上中心计算机授时处理流程图。具体实施方式一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于包括：GNSS接收机时间校准模块、温补晶振时间计算模块、CPU系统晶振时间计算模块以及星上中心计算机时间管理模块，应用于卫星上。GNSS接收机时间校准模块，在星上中心计算机时间管理模块计算得到卫星星时后，将绝对时间按照总线协议的格式发送给GNSS接收机，GNSS接收机根据接收到的绝对时间与BDS/GPS导航定位时间进行比较，并将计算得到的差值△t发送给星上中心计算机时间管理模块。温补晶振时间计算模块，CPU系统晶振时间计算模块，均为星上中心计算机时间管理模块提供时钟计数器，采用工作频率为16MHz的晶振计数，通过时钟选择控制电路进行时钟选择，并经过分频电路进行分频，分频后为500KHz，系统时间最小分辨率为2us。星上中心计算机时间管理模块，周期性的从接口控制电路的硬件技术器中获取寄存器的值，并通过乘以系统时间最小分辨率，从而获取精确的卫星本地时间。能够响应地面发送的时间，同时根据通信协议的授时需求，负责对时间需求终端进行授时。本专利技术与现有技术相比的优点在于：1)现有的时间管理系统方法需要地面管理人员根据卫星时间与地面系统时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，星上中心计算机周期性地自主请求校时，同时判断当前GNSS接收机能否使用；若能使用，则星上中心计算机将自主指令包通过总线发送给GNSS接收机，所述自主指令包包括请求校时指令和当前卫星时间，GNSS接收机收到自主指令包后，将GNSS接收机时间减去当前卫星时间得到时间差，并将该时间差通过总线发送给星上中心计算机，星上中心计算机根据时间差校准当前卫星时间；若不能使用，则星上中心计算机向地面管理系统发送自主指令包，地面管理系统接收自主指令包后形成地面校时指令发送给星上中心计算机，星上中心计算机接收并解析地面校时指令，校准当前卫星时间；S2，星上中心计算机以完成校时的当前卫星时间为基础继续产生新的卫星时间；S3，星上中心计算机利用新的卫星时间对时间需求终端授时。

【技术特征摘要】
1.一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，星上中心计算机周期性地自主请求校时，同时判断当前GNSS接收机能否使用；若能使用，则星上中心计算机将自主指令包通过总线发送给GNSS接收机，所述自主指令包包括请求校时指令和当前卫星时间，GNSS接收机收到自主指令包后，将GNSS接收机时间减去当前卫星时间得到时间差，并将该时间差通过总线发送给星上中心计算机，星上中心计算机根据时间差校准当前卫星时间；若不能使用，则星上中心计算机向地面管理系统发送自主指令包，地面管理系统接收自主指令包后形成地面校时指令发送给星上中心计算机，星上中心计算机接收并解析地面校时指令，校准当前卫星时间；S2，星上中心计算机以完成校时的当前卫星时间为基础继续产生新的卫星时间；S3，星上中心计算机利用新的卫星时间对时间需求终端授时。2.根据权利要求1所述的一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：所述的GNSS接收机将时间差通过总线发送给星上中心计算机前，还对所述时间差进行判断：若所述时间差大于时间差阈值，则时间差计数加1；当时间差计数大于2时，星上中心计算机判断GNSS接收机不能使用，并将时间差计数归0；当且仅当时间差计数不大于2时，GNSS接收机将时间差通过总线发送给星上中心计算机；所述时间差计数初始值为0，所述时间阈值为预先设定的固定值。3.根据权利要求2所述的一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：所述时间差阈值为1s。4.根据权利要求1所述的一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：所述的当GNSS接收机不能使用时，由地面管理系统直接将地面时间发送给星上中心计算机，星上中心计算机将接收到的地面时间置为新的卫星时间，完成校时。5.根据权利要求1所述的一种多源卫星系统时间智能管理方法，其特征在于：所述的当GNSS接收机不能使用时，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫江雷，韩笑冬，邢川，安卫钰，吕小虎，邓兵，李翔，杨凯飞，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11