[发明专利]一种小卫星高精度时间同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小卫星高精度时间同步方法。

背景技术

以往小卫星上无论是平台系统还是有效载荷系统的时间基准，都是采用单独外加时钟提供计时基准，由星务中心计算机以广播的方式，通过一级CAN总线发送整星时间，相关时间系统用户通过CAN总线接收整星时间完成自身的校时，这种方法各时间系统用户间的同步精度在5ms左右，已无法满足对高精度时间同步的要求。

随着小卫星应用领域的不断扩大，用于测绘、国土勘察等应用的小卫星都要求有效载荷的时间同步精度优于0.1ms，以满足地面目标定位精度的要求。以往小卫星时间系统的设计方法已不能满足要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小卫星高精度时间同步方法，提高了有效载荷时间同步精度，提高了卫星的地面目标定位精度。

本发明的技术解决方案是：

一种小卫星高精度时间同步方法，步骤如下：

(1)在小卫星上安装2台互为备份的GPS接收机，在同一时间仅有一台GPS接收机工作，每台GPS接收机均可输出2路GPS秒脉冲信号；

小卫星上的中心控制单元、测绘相机和高分辨率相机同时接收GPS接收机输出的2路GPS秒脉冲信号作为计时基准；

(2)在GPS接收机输出秒脉冲信号50ms内，将所述GPS接收机作为小卫星上CAN总线的主节点且由GPS接收机发送所述秒脉冲信号对应的整秒对时广播数据，同时将GPS接收机发送所述秒脉冲信号对应的整秒对时广播数据定为最高优先级；所述小卫星上CAN总线采用有限多主通信工作方式；

(3)小卫星上的中心控制单元根据接收到的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据，产生小卫星姿态数据对应的时标；测绘相机和高分辨率相机根据接收到的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据，产生图像数据对应的时标，以实现时间同步。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明在不增加星上设备配置，即提供时间基准的外加时钟的情况下，利用小卫星上的GPS接收机产生秒脉冲信号作为计时基准，利用GPS接收机作为CAN总线的主节点发送秒脉冲信号对应的整秒对时广播数据，通过这样的方式使得小卫星上的设备，诸如中心控制单元、测绘相机和高分辨率相机，能够达到时间同步，实现简单可靠，且由于星上与有效载荷相关的各部分的时间均来自于精度极高的GPS接收机，因此同步的精度也可以得到保证。

(2)本发明中星上CAN总线采用有限多主通信工作方式，保证GPS接收机在产生秒脉冲信号后的50ms内输出对应的整秒时间(整秒对时广播数据)，使各时间用户有足够的时间校正自身时间。

附图说明

图1为小卫星上设备电缆连接示意图；

图2为测绘相机和高分辨率相机高精度时间系统的硬件框图；

图3为本发明方法的流程图；

图4为GPS A路秒脉冲信号连接示意图；

图5为GPS B路秒脉冲信号连接示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种小卫星高精度时间同步方法，如图3所示，按照如下步骤进行：

(1)在小卫星上安装2台互为备份的GPS接收机，在同一时间仅有一台GPS接收机工作，每台GPS接收机均可输出2路GPS秒脉冲信号；

小卫星上的中心控制单元、测绘相机和高分辨率相机同时接收GPS接收机输出的2路GPS秒脉冲信号作为计时基准；

(2)在GPS接收机输出秒脉冲信号50ms内，将所述GPS接收机作为小卫星上CAN总线的主节点且由GPS接收机发送所述秒脉冲信号对应的整秒对时广播数据，同时将GPS接收机发送所述秒脉冲信号对应的整秒对时广播数据定为最高优先级；所述小卫星上CAN总线采用有限多主通信工作方式；

(3)小卫星上的中心控制单元根据接收到的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据，产生小卫星姿态数据对应的时标；测绘相机和高分辨率相机根据接收到的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据，产生图像数据对应的时标，以实现时间同步。

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述：