一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，该方法的步骤包括：(1)在星载计算机上设置GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；(2)利用GPS秒脉冲计数器得到GPS秒脉冲的星时计数值，并且接收该GPS秒脉冲的绝对星时值；(3)利用敏感器同步信号计数器得到敏感器的星时计数值；(4)根据GPS秒脉冲的星时计数值和绝对星时值，以及敏感器的星时计数值得到敏感器的同步时刻对应的绝对星时，通过上述步骤可以提高星载计算机本地时钟的守时精度，给采集到的敏感器数据打上高精度时标。

【技术实现步骤摘要】
一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法
本专利技术涉及提高敏感器数据时标精度的技术研究领域，特别涉及一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法。
技术介绍
星载计算机中通常采用基于石英晶体振荡器作为本地时钟，但由于石英晶体的Q值很高，因此石英晶体自身特性变化对振荡器精度的影响较大。根据星载计算机选用晶振的数据手册，晶振的误差可分为初始误差、温度误差和老化误差三部分，三部分的误差累计可达60ppm。星载计算机通过接收外部GPS秒脉冲信号完成绝对时间的校准，但由于本地晶振存在偏差及漂移，造成下传数据时标精度与本地晶振输出特性直接相关。若晶振的误差达60ppm，则1s内对敏感器时标的精度偏差最大将达到60us。提高本地晶振的输出精度，即可提高敏感器输出数据时标精度。方法可以是实时检测环境温度，根据频率随温度变化规律改变与晶体串联的电容，从而微调谐振频率，使之稳定(王艳，黄显核，阎立群，高精度低噪声集成温度补偿晶体振荡器[J],压电与声光,2010,32(6):909-911)；也可以是通过选用恒温晶振(刘辉,高建宁,周渭,一种新型自校准精密OCXO的设计与实现[J],电子测量技术,2011,34(8):106-109)来达到高稳定的输出，但这些方法将会增加单机的体积、功耗及成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，该方法在星载计算机使用普通精度的晶振时，利用数管计算机发送的GPS秒脉冲信号提高本地时钟的守时精度，给采集到的敏感器数据打上高精度时标。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，包括下列步骤：(1)、在星载计算机中分别设置一个GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；其中，所述GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，所述输入时钟的当量均为Tunit；(2)、数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在TGPS时间后，发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机；星载计算机接收数管计算机发送的GPS秒脉冲信号，并利用GPS秒脉冲计数器在所述GPS秒脉冲信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)，并且星载计算机接收并保存数管计算机发送的所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时，作为GPS秒脉冲的绝对星时值tmmc(n)；其中n是计数序号，n＝1，2，…,N，N为正整数；(3)、星载计算机接收敏感器发送的同步信号，并利用敏感器同步信号计数器在所述同步信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为敏感器的星时计数值TSTS(n)；(4)、根据第n个和第n-1个GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)和Tmmc(n-1)，以及GPS秒脉冲计数器的输入时钟当量Tunit，通过下式计算得到星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔TGPS_local(n)：TGPS_local(n)＝[Tmmc(n)-Tmmc(n-1)]Tunit(5)、将步骤(4)得到的星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔TGPS_local(n)与GPS秒脉冲信号的实际周期值TG相除得到偏差系数变量KT(n)，即然后对所述偏差系数变量KT(n)进行低通滤波处理后得到星载计算机本地时钟的常值偏差Kt(n)；(6)、根据步骤(2)得到的GPS秒脉冲绝对星时值tmmc(n)、GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)和步骤(3)得到的敏感器的星时计数值TSTS(n)，以及步骤(5)得到的星载计算机本地时钟的常值偏差Kt(n)，通过如下公式计算得到敏感器的同步时刻对应的绝对星时tsts(n)：tsts(n)＝tmmc(n)+[TSTS(n)-Tmmc(n)]Kt(n)。在上述的利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法中，GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟当量Tunit小于系统指标要求的时间精度值。在上述的利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法中，GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟当量Tunit与系统指标要求的时间精度值的比值小于或等于0.1。在上述的利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法中，步骤(5)中对偏差系数变量KT(n)进行低通滤波处理实现对偏差系数变量KT(n)的平滑滤波。在上述的利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法中，在步骤(2)中，数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在TGPS时间后，发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机，其中TGPS<1秒。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)、本专利技术中采用两个计数器分别对接收到的GPS秒脉冲和敏感器同步信号的到达时刻进行计时，其中两个计数器的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，而GPS秒脉冲的绝对星时由数管计算机提供，因此可以用GPS秒脉冲信号的时间特性计算出敏感器的同步时刻对应的绝对星时，在采集到的敏感器数据打上高精度时标，可以完成高精度的校时工作，并提高了星载计算机的守时能力；(2)、由于本专利技术利用GPS自主提高敏感器数据时标精度，星载计算机在采用中等精度的晶振时，仍然可以有效控制敏感器的时标误差，在两个计数器的输入时钟当量为1us时，可以确保敏感器时标误差在10us之内；(3)、本专利技术利用GPS自主提高敏感器数据时标精度，确保星载计算在采用中等精度的晶振时的时标精度，采用该方法补偿后时标精度可优于5us；而由于采用了中等精度的晶振可以有效降低了星载计算机的重量、功耗，提高了产品的可靠性。附图说明图1为本专利技术的校时时序图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：星载计算机在使用普通精度晶振时，时标精度不能满足指标要求，而本专利技术的GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法利用外部的GPS秒脉冲信号提高本地时钟的守时精度，给采集到的敏感器数据打上高精度时标。本专利技术的校时时序图如图1所述，按照该时序图本专利技术的利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法处理步骤为：(1)、在星载计算机中分别设置一个GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；其中，GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，该输入时钟的当量均为Tunit；当量Tunit小于系统指标要求的时间精度值，选取系统指标要求的时间精度值的十分之一，即如果系统指标要求的时间精度为10us，则计数器的输入时钟当量Tunit选取为1us；(2)、数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在TGPS时间后，通过1553B总线发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机；星载计算机接收数管计算机发送的GPS秒脉冲信号，并利用GPS秒脉冲计数器在所述GPS秒脉冲信号的下降沿通过硬件锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)，并且星载计算机接收并保存数管计算机发送的所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时，作为GPS秒脉冲的绝对星时值tmmc(n)；其中n是计数序号，n＝1，2，…,N，N为正整数；本实施例中TGPS<1秒。(3)、星载计算机接收敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，其特征在于包括下列步骤：(1)、在星载计算机中分别设置一个GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；其中，所述GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，所述输入时钟的当量均为Tunit；(2)、数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在TGPS时间后，发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机；星载计算机接收数管计算机发送的GPS秒脉冲信号，并利用GPS秒脉冲计数器在所述GPS秒脉冲信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)，星载计算机接收并保存数管计算机发送的所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时，作为GPS秒脉冲的绝对星时值tmmc(n)；其中n是计数序号，n＝1，2，…,N，N为正整数；(3)、星载计算机接收敏感器发送的同步信号，并利用敏感器同步信号计数器在所述同步信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为敏感器的星时计数值TSTS(n)；(4)、根据第n个和第n‑1个GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)和Tmmc(n‑1)，以及GPS秒脉冲计数器的输入时钟当量Tunit，通过下式计算得到星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔TGPS_local(n)：TGPS_local(n)＝[Tmmc(n)‑Tmmc(n‑1)]Tunit(5)、将步骤(4)得到的星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔TGPS_local(n)与GPS秒脉冲信号的实际周期值TG相除得到偏差系数变量KT(n)，即然后对所述偏差系数变量KT(n)进行低通滤波处理后得到星载计算机本地时钟的常值偏差Kt(n)；(6)、根据步骤(2)得到的GPS秒脉冲绝对星时值tmmc(n)、GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)和步骤(3)得到的敏感器的星时计数值TSTS(n)，以及步骤(5)得到的星载计算机本地时钟的常值偏差Kt(n)，通过如下公式计算得到敏感器的同步时刻对应的绝对星时tsts(n)：tsts(n)＝tmmc(n)+[TSTS(n)‑Tmmc(n)]Kt(n)。...

【技术特征摘要】
1.一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，其特征在于包括下列步骤：(1)、在星载计算机中分别设置一个GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；其中，所述GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，所述输入时钟的当量均为Tunit；(2)、数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在TGPS时间后，发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机；星载计算机接收数管计算机发送的GPS秒脉冲信号，并利用GPS秒脉冲计数器在所述GPS秒脉冲信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)，星载计算机接收并保存数管计算机发送的所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时，作为GPS秒脉冲的绝对星时值tmmc(n)；其中n是计数序号，n＝1，2，…,N，N为正整数；(3)、星载计算机接收敏感器发送的同步信号，并利用敏感器同步信号计数器在所述同步信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为敏感器的星时计数值TSTS(n)；(4)、根据第n个和第n-1个GPS秒脉冲的星时计数值Tmmc(n)和Tmmc(n-1)，以及GPS秒脉冲计数器的输入时钟当量Tunit，通过下式计算得到星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔TGPS_local(n)：TGPS_local(n)＝[Tmmc(n)-Tmmc(n-1)]Tunit(5)、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋鹏，战毅，陈超，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11