卫星系统时钟基于总线方式的校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星系统时钟基于总线方式的校准方法，包括：低精度时钟用户通过串行数据总线和高精度时钟源相互连接，按照如下步骤进行校时：1)、低精度时钟用户生成本地的系统时钟参数TL，发送到高精度时钟源；2)、高精度时钟源接收时钟参数TL，同时生成时钟源实时时钟参数TH；相减后得到时差数据ΔT；修正固定时延得到时差数据ΔTlast；3)、低精度时钟用户取得时差数据ΔTlast，把时差数据ΔTlast加到低精度时钟用户的系统时钟上；4)、按照一定周期间隔重复进行步骤1)，2)，3)。本发明专利技术取得了减少硬件脉冲电路，简化卫星单机之间接口的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
以前的卫星通常采用集中式架构，相互之间的联系通过硬件数据线连接，时钟对 时校准也必须采用诸如硬件秒脉冲接口电路来实现，因此，需要一定的硬件开支。随着卫星 功能日趋复杂，规模的增大，星上设备仪器的增多，以某个系统为中心的星型通讯方式越来 越不适应卫星研制需求，因此目前国内外大多采用基于总线方式进行信息控制。总线结构 的通讯带来的好处有简化各种通讯接口到一种，通讯信息内容可定制，具有良好电气特性 和故障检测、隔离。大型卫星的星载仪器设备，很多需要较高的时钟精度，通常为了提高可靠性和节 省成本，在星上设置一个高精度的时钟源，该时钟再对其他需要仪器时钟进行校时处理。如 果用以往传统的点对点硬件脉冲校时方式，则时钟源设备需要大量的硬件资源配置多个硬 件脉冲电路接口，同时接收方也必须配置接收校时脉冲接口电路以及中断响应程序来对齐 本地时钟计数。这种星状校时方式增加了整星布线难度，也不利于整星的校时快速测试。并 且，一旦被校时仪器设备更换增减，高精度时钟源设备硬件的设计同样必须更改。如果卫星已采用总线结构的通讯方式，那么可以设计一种基于总线的校时方法， 利用现有总线信息内容的可扩展性，增加一种校时通讯内容，实现各仪器单元与高精度时 钟源的校时工作。这样可以在充分利用即有总线的数据通道下，减去硬件脉冲电路，使得卫 星单机之间接口大大简化。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资 料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，利用现有总线 结构，实现对总线各终端与高精度时钟源的校时工作。利用本专利技术，不再通过专门配置的硬 件脉冲电路方式来校时，从而，减少了硬件脉冲电路，使得卫星单机之间接口大大简化。为了达到上述专利技术目的，本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种 ，该方法包括低精度时钟用户通过串行数据总线 和高精度时钟源相互连接，按照如下步骤进行精确校时步骤1)、当低精度时钟用户的系统时钟需要与高精度时钟源校准时，立即实时采 集生成本地的系统时钟参数ιγ，按照星上约定的时间格式，通过串行数据总线将本地的系 统时钟参数IV发送到高精度时钟源；步骤2)、高精度时钟源采用中断方式立即响应接收总线上的时钟参数！；，同时生 成本地高精度的时钟源的较高精确的实时时钟参数Th ；然后，高精度时钟源用本地高精度 的时钟参数Th减去接收到的低精度时钟参数IV，得到初步的时差数据ΔΤ ；然后再去除并修正中间环节上的固定时延Tdelay,得到精确的时差数据ATlast ；步骤3)、高精度时钟源通过总线把精确时差结果数据Δ Tlast返回到低精度时钟用 户；低精度时钟用户通过总线取得计算好的时差数据ATlast后，进行时差门限范围是否符 合预 范围之内的判断，如果认为时差数据可用，则把时差数据Δ Tlast加到低精度时钟用 户的系统时钟TIMER上，进行时钟修正和误差补偿；步骤4)、本次总线精确校时完成后，按照一定周期间隔重复进行步骤1)，2)，3)进 行持续的时钟校准；步骤5)、对于长期运行的卫星系统，按照实际使用需要设定校时间隔，周期性对低 精度的时钟系统采用总线精确校时方法来校准本地时钟。本专利技术一种，由于采取上述的技术方案， 提出了在高精度时钟源与低精度用户时钟之间进行时钟参数通讯、时差计算方法，再对时 差数据修正，计算出比较精确的时差数据值，在把该最终时差数据值补偿给低精度的用户 时钟，最终达到与高精度时钟同步的目标。本专利技术解决了以往传统的点对点硬件脉冲校时， 发送方和接收方需要大量的硬件资源配置多个硬件脉冲电路接口的问题，取得了减少硬件 脉冲电路，简化卫星单机之间接口的有益效果。附图说明图1为基于总线方式校时的结构示意图；图2为基于总线方式校时的工作流程图。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的优选实施例。图1为本专利技术卫星系统时钟基于总线方式校时的结构示意图；包括通过串行数据 总线3相互连接的高精度时钟源1和低精度时钟用户2，低精度时钟用户2包括总线时钟用 户2-1 2-n等所有时钟用户。高精度时钟源1为具有较高精度的本地时钟系统，可采用卫星上诸如GPS、铷钟、 铯钟等单元，精度一般优于10_9，远高于卫星其他单元的时钟系统，作为整星的高精度时间 基准。高精度时钟源1通过总线接收低精度时钟用户2发送过来的实时时钟数据，通过中 断方式立即响应后，用本地的高精度实时时钟参数，与总线接收到的低精度时钟进行减，得 到时间数据的差值，再去除一些固定时延量后，作为高精度时钟源的时差数据。低精度时钟用户2是卫星上被校时的单元，维护本地一个较低精度的时钟系统， 通常时钟精度为10_5 10_7左右，即最短100秒最长2. 7小时，本地时钟误差1ms，因此必 须需要低精度时钟用户2能够跟星上高精度时钟源1进行时钟校准和对齐。低精度时钟用 户2周期性的产生实时时钟参数，通过总线把时钟参数发送到高精度时钟源1计算时差数 据，然后用该时差数据对本地时钟进行时差修正，保持与高精度时钟源1 一致。上述低精度 时钟用户可以是一个，也可以是多个。串行数据总线3执行1553B/CAN/RS485串行数据总线通讯协议，是连接总线控制 器与各远置终端的媒介电缆，可以配置单总线、双冗余或多冗余总线。图2为本专利技术基于总线方式校时的工作流程图，如图2的实施例所示，本专利技术通过以下步骤实现时钟数据通信，时差计算，与时差的纠正补偿。步骤1)、当低精度时钟用户2的系统时钟需要与高精度时钟源校准时，立即实时 采集生成本地的系统时钟参数IV，按照星上约定的时间格式，通过串行数据总线3将本地的 系统时钟参数IY发送到高精度时钟源1 ；步骤2)、串行数据总线3上的另一端的高精度时钟源1采用中断方式立即响应接 收总线上的时钟参数IV，同时生成本地高精度的时钟源1的较高精确的实时时钟参数Th ’然 后，高精度时钟源1用本地高精度的时钟参数减去接收到的低精度时钟参数，得到初步的 时差数据ΔΤ(ΔΤ = Τη- Υ)；然后再去除并修正中间环节上的固定时延Tdelay,得到精确的时 差数据Δ Tlast ；步骤3)、高精度时钟源1通过总线把精确时差结果数据ATlast( ATlast = AT-Tdelay「Tdelay2-Tdelay3-……-Tdelayn)返回到低精度时钟用户2 ；低精度时钟用户2通过总线 3取得计算好的时差数据△ Tlast后，进行时差门限范围是否符合预设范围之内的判断，如果 认为时差数据可用，则把时差数据Δ Tlast加到低精度时钟用户的系统时钟TIMER上(TIMER =TIMER+Δ Tlast)，进行时钟修正和误差补偿，保持与高精度时钟源1 一致；步骤4)、本次总线精确校时完成后，按照一定周期间隔重复进行步骤1)，2)，3)进 行持续的时钟校准，最终使得低精度时钟用户的时钟系统长期精度保持与高精度时钟系统 一致； 步骤5)、对于长期运行的卫星系统，按照实际使用需要设定校时间隔，周期性对低 精度的时钟系统采用总线精确校时方法来校准本地时钟。如上所述，本专利技术的最大特点是利用现有卫星的串行数据总线来实现对低精度时 钟用户进行时钟参数的实时传递，由总线上高精度时钟源进行精确时差计算，再返回到低 精度时钟用户进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星系统时钟基于总线方式的校准方法，其特征在于，该方法包括：低精度时钟用户通过串行数据总线和高精度时钟源相互连接，按照如下步骤进行精确校时：步骤１）、当低精度时钟用户的系统时钟需要与高精度时钟源校准时，立即实时采集生成本地的系统时钟参数Ｔ↓［Ｌ］，按照星上约定的时间格式，通过串行数据总线将本地的系统时钟参数Ｔ↓［Ｌ］发送到高精度时钟源；步骤２）、高精度时钟源采用中断方式立即响应接收总线上的时钟参数Ｔ↓［Ｌ］，同时生成本地高精度的时钟源的较高精确的实时时钟参数Ｔ↓［Ｈ］；然后，高精度时钟源用本地高精度的时钟参数Ｔ↓［Ｈ］减去接收到的低精度时钟参数Ｔ↓［Ｌ］，得到初步的时差数据ΔＴ；然后再去除并修正中间环节上的固定时延Ｔ↓［ｄｅｌａｙ］，得到精确的时差数据ΔＴ↓［ｌａｓｔ］；步骤３）、高精度时钟源通过总线把精确时差结果数据ΔＴ↓［ｌａｓｔ］返回到低精度时钟用户；低精度时钟用户通过总线取得计算好的时差数据ΔＴ↓［ｌａｓｔ］后，进行时差门限范围是否符合预设范围之内的判断，如果认为时差数据可用，则把时差数据ΔＴ↓［ｌａｓｔ］加到低精度时钟用户的系统时钟ＴＩＭＥＲ上，进行时钟修正和误差补偿；步骤４）、本次总线精确校时完成后，按照一定周期间隔重复进行步骤１），２），３）进行持续的时钟校准；步骤５）、对于长期运行的卫星系统，按照实际使用需要设定校时间隔，周期性对低精度的时钟系统采用总线精确校时方法来校准本地时钟。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章生平，朱海园，朱维，刘伟，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：31