一种返回式卫星分离组合体时间校准方法技术

本发明专利技术公开了一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，在轨段采用RMU校时方法对卫星时间基准进行校准，然后采用RMU自主校时方法周期性对CTU时间进行校准，最后使用CTU时间广播方法对卫星各使用时间的终端进行时间广播，实现了卫星飞行姿态轨道精确控制，返回舱成功分离安全回收，满足了卫星在轨段对时间的高精度使用需求；留轨段采用CTU校时方法对卫星时间基准进行校准，然后使用CTU时间广播方法对卫星各使用时间的终端进行时间广播，成功开展了卫星留轨段的载荷试验，满足了卫星留轨段对时间的正常使用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于返回式卫星星地时间同步的
，具体涉及一种返回式卫星分离组合体时间校准方法。
技术介绍
返回式卫星时间包括时间产生、时间维护、时间发布及时间传输。返回式卫星时间系统设计就是为了满足时间用户对时间精度和同步精度的需求，通过特定方法和必要手段对星上时间产生、维护和发布机制进行相应的系统设计。返回式卫星以串行数据总线作为时间传输通道，提供时间信息流的传输路径。由于返回式卫星为多舱段结构，卫星分为仪器舱和返回舱两个舱段，其中仪器舱包括服务舱和密封舱，返回舱包括回收舱和制动舱。返回式卫星在轨运行期间是以返回舱和仪器舱组合体的模式飞行，在轨运行一段时间后返回舱独立返回地面，仪器舱继续进行留轨段飞行任务。当前我国的卫星都采用单一时间系统，而返回式卫星包括两个独立的时间系统：1)“返回舱和仪器舱在轨段组合体”时间系统；2)两舱分离后，“仪器舱留轨段”时间系统。返回式卫星不同时间系统的工作模式也不完全相同。因此，如何设计返回式卫星的时间系统，并进行优化使其在不同阶段完成不同任务，是返回式卫星时间系统设计的关键点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，使得返回式卫星在不同阶段完成不同的时间任务，并兼顾了卫星数管时间基准的变化，即在轨段使用回收舱管理单元(ReentryManagementUnit，RMU)时间、留轨段使用中央处理单元(CentralTerminalUnit，CTU)时间，能够满足卫星各时间用户的星时需求。实现本专利技术的技术方案如下：一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，包括以下步骤：(一)返回舱和仪器舱在轨段组合体的时间校准：步骤11、地面站测量卫星回收舱管理单元RMU时间与地面时间的时差ΔT1；步骤12、当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对RMU进行校时，校时量为ΔT1，使RMU时间与地面时间保持一致；当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对RMU进行校时，使RMU时间与地面时间保持一致；所述均匀校时方法为周期性地对时差ΔT1进行校准，每个周期对ΔT1校准一个设定的小于ΔT1的时间间隔；步骤13、卫星RMU每分钟自主对中央处理单元CTU进行一次校时，使CTU时间与RMU时间保持一致；步骤14、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。(二)仪器舱留轨段的时间校准：步骤21、地面站测量卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2；步骤22、当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对CTU进行校时，校时量为ΔT2，使CTU时间与地面时间保持一致；当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对CTU进行校时，使卫星RMU时间与地面时间保持一致；步骤23、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。进一步地，所述RMU在所述步骤11之前进行初始上电、软件复位或切机时的时间恢复流程如下：步骤一、RMU向CTU提出星上时间恢复的服务请求；步骤二、如果CTU在3个时间片时或3个时间片内响应了RMU的服务请求，其中，每时间片为100毫秒，则RMU立即清除该服务请求，并从总线相应子地址取得时间数据，同时对时间数据的数据头和数据尾进行校验；如果校验结果正确，则将获取的时间数据存到RMU本地存储区，然后从时间数据中取出CTU时间码，对CTU时间码微秒部进行校验；如果微秒部在设定范围内，则依据获取的时间码对RMU星上时间进行校准；如果微秒部超出合理范围，则认为CTU时间码格式错误，恢复星时失败，RMU时间从零开始计时；如果对时间数据的数据头和数据尾校验结果错误，表明从CTU恢复时间数据失败，RMU时间从零开始计时。步骤三、如果时间超过3个时间片CTU仍未响应该服务请求，则RMU终止从CTU恢复时间数据，RMU时间从零开始计时。进一步地，所述CTU在所述步骤11之前进行初始上电、软件复位或切机时的时间恢复流程如下：步骤一、CTU通过总线给姿态和轨道控制计算机AOCC发送用于计算时间差|tAOCC-tCTU|的CTU时间码；其中，tAOCC为当前时刻的卫星AOCC时间，tCTU为当前时刻的卫星CTU时间；步骤二、CTU等待1秒后，通过总线从AOCC获取时间差|tAOCC-tCTU|，CTU将该时间差增加到当前卫星CTU时间上作为恢复后的卫星CTU时间；步骤三、如果从AOCC恢复卫星CTU时间成功，则恢复卫星CTU时间的操作过程结束；如果从AOCC恢复卫星CTU时间失败，则执行步骤四—步骤六；步骤四、CTU通过总线给RMU发送用于计算时间差|tRMU-tCTU|的CTU时间码；其中，tRMU为当前时刻的卫星RMU时间；步骤五、CTU等待1秒后，通过总线从RMU获取时间差|tRMU-tCTU|，CTU将该时间差增加到当前卫星CTU时间上作为恢复后的卫星CTU时间；步骤六、如果从RMU恢复卫星CTU时间成功，则恢复卫星CTU时间的操作过程结束；如果从RMU恢复卫星CTU时间失败，则卫星CTU时间从零开始计时。有益效果：(1)本专利技术首次提出返回卫星时间基准建设方案，在轨段以RMU作为主时钟源，CTU作为辅助时钟源，留轨段以CTU作为主时钟源，为卫星不同任务阶段提供了所需要的时钟源。(2)本专利技术首次根据返回卫星任务的不同阶段，分别应用不同模式的星地时间同步系统；解决了返回卫星组合舱间的星地时间同步问题，减少了星地时间同步偏差，为有效载荷星地协调动作提供较为准确的时间基准。(3)在轨段采用RMU校时方法对卫星时间基准进行校准，然后采用RMU自主校时方法周期性对CTU时间进行校准，最后使用CTU时间广播方法对卫星各使用时间的终端进行时间广播，实现了卫星飞行姿态轨道精确控制，返回舱成功分离安全回收，满足了卫星在轨段对时间的高精度使用需求。(4)留轨段采用CTU校时方法对卫星时间基准进行校准，然后使用CTU时间广播方法对卫星各使用时间的终端进行时间广播，成功开展了卫星留轨段的载荷试验，满足了卫星留轨段对时间的正常使用需求。(5)本专利技术中的星地校时方法是一种低成本、高可靠、精度符合要求并且运行稳定的方法，满足返回式卫星分离组合体时间系统对于时间同步的要求，具有很好的应用价值。附图说明图1为本专利技术返回舱和仪器舱在轨段组合体时间系统工作模式流程图。图2为本专利技术仪器舱留轨段时间系统工作模式流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，返回舱和仪器舱在轨段组合体时间系统介绍：(1)RMU的时间产生，CTU的时间产生返回式卫星将数管晶振产生的工作时钟作为星上时间源，包括CTU时间和RMU时间。返回式卫星从发射到在轨运行段，数管CTU和RMU的工作时钟都可以作为星上时间源，但由于RMU晶振稳定性优于CTU，因此在轨运行段使用RMU内部时钟作为整星时间基准，星时稳定度为±5×10-6秒/日，每天的最大偏差为±0.432秒。返回式卫星留轨运行段，由于RM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)返回舱和仪器舱在轨段组合体的时间校准：步骤11、地面站测量卫星回收舱管理单元RMU时间与地面时间的时差ΔT1；步骤12、当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对RMU进行校时，校时量为ΔT1，使RMU时间与地面时间保持一致；当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对RMU进行校时，使RMU时间与地面时间保持一致；所述均匀校时方法为周期性地对时差ΔT1进行校准，每个周期对ΔT1校准一个设定的小于ΔT1的时间间隔；步骤13、卫星RMU每分钟自主对中央处理单元CTU进行一次校时，使CTU时间与RMU时间保持一致；步骤14、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。(二)仪器舱留轨段的时间校准：步骤21、地面站测量卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2；步骤22、当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对CTU进行校时，校时量为ΔT2，使CTU时间与地面时间保持一致；当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对CTU进行校时，使卫星RMU时间与地面时间保持一致；步骤23、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。...

【技术特征摘要】
1.一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)返回舱和仪器舱在轨段组合体的时间校准：步骤11、地面站测量卫星回收舱管理单元RMU时间与地面时间的时差ΔT1；步骤12、当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对RMU进行校时，校时量为ΔT1，使RMU时间与地面时间保持一致；当卫星RMU时间与地面时间的时差ΔT1小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对RMU进行校时，使RMU时间与地面时间保持一致；所述均匀校时方法为周期性地对时差ΔT1进行校准，每个周期对ΔT1校准一个设定的小于ΔT1的时间间隔；步骤13、卫星RMU每分钟自主对中央处理单元CTU进行一次校时，使CTU时间与RMU时间保持一致；步骤14、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。(二)仪器舱留轨段的时间校准：步骤21、地面站测量卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2；步骤22、当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2大于或等于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令对CTU进行校时，校时量为ΔT2，使CTU时间与地面时间保持一致；当卫星CTU时间与地面时间的时差ΔT2小于设定的阈值时，地面站通过上行注入遥控指令，使用均匀校时方法对CTU进行校时，使卫星RMU时间与地面时间保持一致；步骤23、卫星CTU通过串行数据总线，使用广播的方法，将CTU时间发布到各个总线终端设备。2.如权利要求1所述的一种返回式卫星分离组合体时间校准方法，其特征在于，所述RMU在所述步骤11之前进行初始上电、软件复位或切机时的时间恢复流程如下：步骤一、RMU向CTU提出星上时间恢复的服务请求；步骤二、如果CTU在3个时间片时或3个时间片内响应了RMU的服务请求，其中，每时间片为100毫秒，则RMU立即清除该服务请求，并从...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文平，王颖，张志强，元勇，郑桂波，毛新颜，李晓光，太萍，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11