一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统及方法技术方案

本发明专利技术一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统及方法，适用于航天器星体平台和载荷对高精度卫星时间同步需求领域。航天器星体控制器接收GPS秒脉冲校时，载荷控制器根据星体控制器发送的星时数据，采用软件方式进行校时。由于载荷控制器收到星体控制器的星时数据包的时间存在一定的不确定性以及载荷控制器的控制周期存在一定的不确定，造成载荷星时波动。针对此，设计一种航天器“三超”控制星时准确同步的滤波校时方法。通过星体控制器直接给载荷控制器星时赋值和载荷实时滤波校时相结合的方式，实现了航天器星体平台和载荷之间的星时准确同步。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统及方法
本专利技术涉及一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统及方法，属于航天器控制领域。
技术介绍
近年来，以甚高分辨率对地观测为代表航天任务的提出采用航天器两级控制系统实现载荷高性能控制高精度指向。航天器两级控制系统包括星体平台控制器和载荷姿态控制器。星体平台控制器与载荷姿态控制之间的星时精确同步是实现航天器两级目标姿态生成，两级协同控制的重要前提。因此，有必要研究航天器两级控制系统星时准确同步的滤波校时方法。
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，提出了一种航天器“三超”控制星时准确同步的滤波校时系统及方法，通过分析星体平台控制器星时存在的不确定性以及载荷控制器控制周期存在的不确定性，通过滤波校时方法实现星体平台控制器星时和载荷控制器星时准确同步。本专利技术的技术解决方案是：一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，包括如下步骤：(1)星体平台控制器接收GPS数据，判断GPS数据是否可用，若可用则执行步骤(2)，否则执行步骤(3)；(2)星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并送至载荷控制器，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；进行步骤(4)；(3)根据当前k时刻的上一时刻修正后的星体平台控制器周期，星体平台控制器进行星体平台控制器的星时计算，得到星时，并送至载荷控制器，进行步骤(4)；(4)载荷控制器，接收星体平台控制器发送的星时，判断星时是否可用，若可用则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；(5)载荷控制器收到星体平台控制器发来的星时，对载荷控制器星时进行修正，修正后实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步；并对载荷控制器周期进行修正，得到修正后的当前k时刻载荷控制器周期；(6)载荷控制器，根据修正后的当前k时刻的上一时刻的载荷控制器周期，进行载荷控制器的星时计算，得到载荷控制器的星时，实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步。优选的，步骤(2)星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；具体如下：(2-1)计算当前k时刻的GPS秒脉冲tGPS(k)与当前k时刻的星体平台控制器星时tccu(k)之间的时间差terr1(k)为：terr1(k)＝tGPS(k)-tccu(k)式中，k表示第k时刻；当k＝0时，tccu(k)初值为tGPS(0)；(2-2)修正k时刻的星体平台控制器星时tccu(k)，得到修正后的k时刻的星体平台控制器星时t'ccu(k)，具体为：t'ccu(k)＝tccu(k)+Kt1·terr1(k)式中，Kt1∈[01]为星体平台控制器星时修正系数；t'ccu(k)表示修正后的k时刻的星体平台控制器星时，将该星时送至载荷控制器；(2-3)对星体平台控制器周期进行修正，得到修正后的k时刻星体平台控制器周期dT(k)；dT(k)＝dT(k-1)+Kdt1·terr1(k)dT(k)为修正后的k时刻星体平台控制器周期；dT(k-1)为修正后的k-1时刻星体平台控制器周期；Kdt1∈[01]为星体平台控制器周期修正系数。优选的，dT(k-1)的初值为0，即k等于1时dT(k-1)＝0。优选的，dT(k)的值储存在星体平台控制器内，能够供步骤(3)调用。优选的，(3)根据k时刻的上一时刻修正后的星体平台控制器周期，星体平台控制器进行星体平台控制器的星时计算，得到星时tccu(k)，具体如下：tccu(k)＝tccu(k-1)+dT(k-1)tccu(k-1)表示k-1时刻的星体平台控制器星时，tccu(k-1)的初值为tGPS(0)，即k＝1时tccu(k-1)的值。优选的，dT(k-1)的初值为0.1，即在k＝1时dT(k-1)的值；优选的，进行步骤(3)时，GPS数据不可用，所以能够使用星体平台控制器内储存的上一时刻的dT(k-1)的值，作为以上公式dT(k-1)的值。优选的，(5)载荷控制器收到星体平台控制器发来的星时后，进行载荷控制器的星时数据赋值，实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步；并对载荷控制器周期进行修正，得到修正后的当前k时刻载荷控制器周期；(5-1)计算当前k时刻的星体平台控制器星时与当前k时刻的载荷控制器星时之前的时间差为terr2(k)＝t'ccu(k)-tVIPPCU(k)式中，tVIPPCU(k)的初值为tGPS(0)；(5-2)修正k时刻的载荷控制器星时tVIPPCU(k)，得到修正后的k时刻的载荷控制器星时t'VIPPCU(k)，具体为：t'VIPPCU(k)＝tVIPPCU(k)+Kt2·terr2(k)式中，Kt2∈[01]为载荷控制器星时修正系数；(5-3)对载荷控制器周期进行修正，得到修正后的k时刻载荷控制器周期dt(k)；dt(k)＝dt(k-1)+Kdt2·terr2(k)dt(k)为修正后的k时刻载荷控制器周期；dt(k-1)为修正后的k-1时刻载荷控制器周期；Kdt2∈[01]为载荷控制器周期修正系数；优选的，dt(k-1)的初值为0.005；即k等于1时，dt(k-1)＝0.005。优选的，(6)载荷控制器，根据修正后的当前k时刻的上一时刻的载荷控制器周期，进行载荷控制器的星时计算，得到载荷控制器的星时tVIPPCU(k)，实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步，具体如下：tVIPPCU(k)＝tVIPPCU(k-1)+dt(k-1)式中，tVIPPCU(k-1)表示k-1时刻的载荷控制器星时.优选的，tVIPPCU(k-1)的初值为tGPS(0)，即k＝1时tccu(k-1)的值。优选的，本专利技术一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统，包括：GPS数据接收与判断模块、星时产生与周期修正模块、星时计算模块、星时判断模块、星时修正与周期修正模块、同步模块；GPS数据接收于判断模块，控制星体平台控制器接收GPS数据，判断GPS数据是否可用，若可用，星时产生与周期修正模块工作，否则星时计算模块工作；星时产生与周期修正模块工作时，控制星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并送至载荷控制器，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；星时计算模块工作时，根据当前k时刻的上一时刻修正后的星体平台控制器周期，星体平台控制器进行星体平台控制器的星时计算，得到星时，并送至载荷控制器；星时判断模块，控制载荷控制器接收星体平台控制器发送的星时，判断星时是否可用，若可用则星时修正与周期修正模块工作，否则同步模块工作；星时修正与周期修正模块工作时，控制载荷控制器接收星体平台控制器发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于步骤如下：/n(1)星体平台控制器接收GPS数据，判断GPS数据是否可用，若可用则执行步骤(2)，否则执行步骤(3)；/n(2)星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并送至载荷控制器，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；进行步骤(4)；/n(3)根据当前k时刻的上一时刻修正后的星体平台控制器周期，星体平台控制器进行星体平台控制器的星时计算，得到星时，并送至载荷控制器，进行步骤(4)；/n(4)载荷控制器，接收星体平台控制器发送的星时，判断星时是否可用，若可用则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；/n(5)载荷控制器收到星体平台控制器发来的星时，对载荷控制器星时进行修正，修正后实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步；并对载荷控制器周期进行修正，得到修正后的当前k时刻载荷控制器周期；/n(6)载荷控制器，根据修正后的当前k时刻的上一时刻的载荷控制器周期，进行载荷控制器的星时计算，得到载荷控制器的星时，实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于步骤如下：
(1)星体平台控制器接收GPS数据，判断GPS数据是否可用，若可用则执行步骤(2)，否则执行步骤(3)；
(2)星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并送至载荷控制器，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；进行步骤(4)；
(3)根据当前k时刻的上一时刻修正后的星体平台控制器周期，星体平台控制器进行星体平台控制器的星时计算，得到星时，并送至载荷控制器，进行步骤(4)；
(4)载荷控制器，接收星体平台控制器发送的星时，判断星时是否可用，若可用则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；
(5)载荷控制器收到星体平台控制器发来的星时，对载荷控制器星时进行修正，修正后实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步；并对载荷控制器周期进行修正，得到修正后的当前k时刻载荷控制器周期；
(6)载荷控制器，根据修正后的当前k时刻的上一时刻的载荷控制器周期，进行载荷控制器的星时计算，得到载荷控制器的星时，实现星体平台控制器和载荷控制器的星时准确同步。


2.根据权利要求1所述的一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于：步骤(2)星体平台控制器采用GPS秒脉冲校时，产生星时，并对星体平台控制器周期进行修正，得到当前k时刻修正后的星体平台控制器周期；具体如下：
(2-1)计算当前k时刻的GPS秒脉冲tGPS(k)与当前k时刻的星体平台控制器星时tccu(k)之间的时间差terr1(k)为：
terr1(k)＝tGPS(k)-tccu(k)
式中，k表示第k时刻；
(2-2)修正k时刻的星体平台控制器星时tccu(k)，得到修正后的k时刻的星体平台控制器星时t'ccu(k)，具体为：
t'ccu(k)＝tccu(k)+Kt1·terr1(k)
式中，Kt1为星体平台控制器星时修正系数；
t'ccu(k)表示修正后的k时刻的星体平台控制器星时，将该星时送至载荷控制器；
(2-3)对星体平台控制器周期进行修正，得到修正后的k时刻星体平台控制器周期dT(k)；
dT(k)＝dT(k-1)+Kdt1·terr1(k)
dT(k)为修正后的k时刻星体平台控制器周期；dT(k-1)为修正后的k-1时刻星体平台控制器周期；Kdt1为星体平台控制器周期修正系数。


3.根据权利要求2所述的一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于：dT(k-1)的初值为0，即k等于1时dT(k-1)＝0。


4.根据权利要求2所述的一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于：dT(k)的值储存在星体平台控制器内，能够供步骤(3)调用。


5.根据权利要求1所述的一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时方法，其特征在于：(3)根据k时刻的上一时刻修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁利，汤亮，关新，王有懿，姚宁，宗红，张科备，郭子熙，冯骁，郝仁剑，刘昊，龚立纲，
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