测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法技术

本发明专利技术提供了一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，包括第一发送步骤：深空动力学环境模拟子系统发送第一数据信息帧；第二发送步骤：测角导航子系统发送第二数据信息帧，测速导航子系统发送第三数据信息帧；第一接收步骤：组合导航子系统接收、判断第二数据信息帧和第三数据信息帧，发送第四数据信息帧；第二接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收、判断第一数据信息帧和第四数据信息帧。本发明专利技术通过在数据信息帧内加入时间帧标记，通过时间同步算法，保证组合导航、导航评估算法中的输入信息时间戳一致；可快速实现组合导航算法、导航性能评估算法中异步数据的同步输入，简单可靠、高效实用，具备良好的工程应用价值。

Time Synchronization Method of Semi-physical Simulation for Angle and Velocity Measurement Integrated Navigation

The invention provides a time synchronization method for semi-physical simulation of angle and velocity measurement integrated navigation, which includes the first sending step: the deep space dynamic environment simulation subsystem sends the first data information frame; the second sending step: the angle measurement and navigation subsystem sends the second data information frame; the speed measurement and navigation subsystem sends the third data information frame; and the first receiving step: the integrated navigation subsystem receives the first data information frame. The second step is to receive and judge the first data information frame and the fourth data information frame. The second step is to receive and judge the first data information frame and the fourth data information frame by the navigation performance evaluation and demonstration subsystem. The invention guarantees the consistency of time stamps of input information in integrated navigation and navigation evaluation algorithm by adding time frame markers in data information frame and time synchronization algorithm, and can quickly realize synchronous input of asynchronous data in integrated navigation algorithm and navigation performance evaluation algorithm, which is simple, reliable, efficient and practical, and has good engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法
本专利技术涉及深空导航领域，具体地，涉及一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法。
技术介绍
面对后续深空探测任务对高性能自主导航的需求，对测角测速组合导航开展试验研究迫切而且必要。由于航天在轨空间实时实验费用大，当前国内外均采用室内半物理仿真系统开展实验研究。在测角测速组合导航系统中，测角导航系统与测速导航系统在量测信息采集、信息更新处理和导航结果输出等方面，信息的数据流具有很强的异步性，导致组合导航系统的信息输入存在很大的时间不同步问题，对组合导航算法的估计结果有很大的影响；同时，导航性能评估与演示系统也受到异步输入数据的影响，导致演示效果不同步等问题。测角测速组合导航半物理仿真试验中，异步数据流的时间同步问题有待解决。在上述背景下，本专利提出了一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，基于数据流信息中加入的时间帧标记，通过时间同步算法，保证组合导航、导航评估算法中的输入信息时间戳一致。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法。根据本专利技术提供的一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，包括如下任一个或者任多个步骤：第一发送步骤：深空动力学环境模拟子系统发送第一数据信息帧；第二发送步骤：测角导航子系统发送第二数据信息帧，测速导航子系统发送第三数据信息帧；第一接收步骤：组合导航子系统接收、判断第二数据信息帧和第三数据信息帧，发送第四数据信息帧；第二接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收、判断第一数据信息帧和第四数据信息帧；所述第一数据信息帧、第二数据信息帧、第三数据信息帧以及第四数据信息帧均包括时间帧标记。优选地，所述第一接收步骤包括：组合导航接收步骤：组合导航子系统接收第二数据信息帧和第三数据信息帧；组合导航判断步骤：组合导航子系统判断第二数据信息帧的时间帧标记TFM2和第三数据信息帧的时间帧标记TFM3的大小是否相同，若判断结果为是，则输出第四数据信息帧；若判断结果为否，则接收并存储较大的时间帧标记数据，丢弃较小的时间帧标记数据，直到TFM2和TFM3的大小相同后，输出第四数据信息帧。优选地，所述第二接收步骤包括：导航性能评估与演示接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收第一数据信息帧和第四数据信息帧；导航性能评估与演示判断步骤：导航性能评估与演示子系统判断第一数据信息帧的时间帧标记TFM1和第四数据信息帧的时间帧标记TFM4的大小是否相同，若判断结果为是，则输出导航性能评估与演示数据；若判断结果为否，则接收并存储较大的时间帧标记数据，丢弃较小的时间帧标记数据，直到TFM1和TFM4的大小相同后，输出导航性能评估与演示数据。优选地，第一数据信息帧、第二数据信息帧、第三数据信息帧以及第四数据信息帧均包括帧同步码、数据域、时间帧标记以及差错控制域。优选地，帧同步码、数据域、时间帧同步以及差错控制域先后排列。优选地，所述时间帧同步位于数据信息帧倒数第三个字节和倒数第四个字节上。优选地，深空动力学环境模拟子系统分别与测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统串口连接；组合导航子系统分别与测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统串口连接。优选地，组合导航子系统、深空动力学环境模拟子系统、测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统之间的波特率为115200bps，更新时间为400ms。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过在数据信息帧内加入时间帧标记，通过时间同步算法，保证组合导航、导航评估算法中的输入信息时间戳一致；2、本专利技术可快速实现组合导航算法、导航性能评估算法中异步数据的同步输入，简单可靠、高效实用，具备良好的工程应用价值。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法示意图；图2为本专利技术的传输数据流帧信息格式示意图；图3为本专利技术的时间同步算法流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1至图3所示，本专利技术提出了一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，基于数据流信息中加入的时间帧标记，通过时间同步算法，保证组合导航、导航评估算法中的输入信息时间戳一致。所述的测角测速组合导航半物理仿真系统包括深空动力学环境模拟子系统、测角导航子系统、测速导航子系统、组合导航子系统、导航性能评估与演示子系统，深空动力学环境模拟子系统分别与测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统通过RS422串口连接；组合导航子系统分别与测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统通过RS422串口连接。各子系统之间波特率115200bps，更新时间400ms，数据流中加入了时间帧标记。所述的时间帧标记占用2个字节，位于数据帧倒数第三个字节和倒数第四个字节上，计数范围：1-65536；所述的数据帧包含256字节，包括帧同步码(占用4字节)、数据域(占用248字节)、时间帧同步(占用2字节)、差错控制域(占用2字节)，传输数据流帧信息格式如图2所示。本专利技术的深空动力学环境模拟子系统发送探测器轨道姿态导航序列信息至测角导航子系统、测速导航子系统、导航性能评估与演示子系统，所述探测器轨道姿态导航序列信息包含时间帧标记TFM1；测速导航子系统发送测速导航信息，所述测速导航信息包含时间帧标记TFM3，测角导航子系统发送测角导航信息，所述测角导航信息包含时间帧标记TFM2，测速导航子系统发送组合导航信息，组合导航信息包含时间帧标记TFM4。所述的时间同步算法作用于所述的组合导航子系统和所述的导航性能评估与演示子系统，通过在数据缓存区加入时间帧标记判断和数据缓存功能，实现两组异步输入数据的同步处理，算法流程如图3所示，具体实施步骤为：1、组合导航子系统时间同步：通过比较缓存数据区中的测角导航信息时间帧标记TFM2和测速导航信息时间帧标记TFM3，若两个帧标记相同，直接将导航信息从缓存中取出，输出到组合导航子系统；若两个时间帧标记大小不一，则采取“弃小留大”策略，具体为从缓存区接收并存储较大时间帧标记数据，丢弃较小时间帧标记数据，直到两者同步后，从同步时间节点开始序列输出TFM2和TFM3数据输出到组合导航子系统。2、导航性能评估与演示子系统时间同步：比较缓存数据区中的探测器轨道姿态导航序列信息时间帧标记TFM1和组合导航信息时间帧标记TFM4，若两个帧标记相同，直接将导航信息从缓存中取出，输出到组合导航子系统；若两个时间帧标记大小不一，则采取“弃小留大”策略，具体为从缓存区接收并存储较大时间帧标记数据，丢弃较小时间帧标记数据，直到两者同步后，从同步时间节点开始序列输出TFM1和TFM4数据到导航性能评估与演示子系统。本专利技术通过在数据信息帧内加入时间帧标记，通过时间同步算法，保证组合导航、导航评估算法中的输入信息时间戳一致，可快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，其特征在于，包括如下任一个或者任多个步骤：第一发送步骤：深空动力学环境模拟子系统发送第一数据信息帧；第二发送步骤：测角导航子系统发送第二数据信息帧，测速导航子系统发送第三数据信息帧；第一接收步骤：组合导航子系统接收、判断第二数据信息帧和第三数据信息帧，发送第四数据信息帧；第二接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收、判断第一数据信息帧和第四数据信息帧；所述第一数据信息帧、第二数据信息帧、第三数据信息帧以及第四数据信息帧均包括时间帧标记。

【技术特征摘要】
1.一种测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，其特征在于，包括如下任一个或者任多个步骤：第一发送步骤：深空动力学环境模拟子系统发送第一数据信息帧；第二发送步骤：测角导航子系统发送第二数据信息帧，测速导航子系统发送第三数据信息帧；第一接收步骤：组合导航子系统接收、判断第二数据信息帧和第三数据信息帧，发送第四数据信息帧；第二接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收、判断第一数据信息帧和第四数据信息帧；所述第一数据信息帧、第二数据信息帧、第三数据信息帧以及第四数据信息帧均包括时间帧标记。2.根据权利要求1所述的测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，其特征在于，所述第一接收步骤包括：组合导航接收步骤：组合导航子系统接收第二数据信息帧和第三数据信息帧；组合导航判断步骤：组合导航子系统判断第二数据信息帧的时间帧标记TFM2和第三数据信息帧的时间帧标记TFM3的大小是否相同，若判断结果为是，则输出第四数据信息帧；若判断结果为否，则接收并存储较大的时间帧标记数据，丢弃较小的时间帧标记数据，直到TFM2和TFM3的大小相同后，输出第四数据信息帧。3.根据权利要求1所述的测角测速组合导航半物理仿真时间同步方法，其特征在于，所述第二接收步骤包括：导航性能评估与演示接收步骤：导航性能评估与演示子系统接收第一数据信息帧和第四数据信息帧；导航性能评估与演示判断步骤：导航性能评估与演示子系统判断第一数据信息帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，黄庆龙，陈晓，尤伟，张恒，张嵬，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31