[发明专利]一种用于地面整星测试的小卫星星地时间同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地面整星测试的小卫星星地时间同步方法，属于小卫星测试技术领域。

背景技术

随着小卫星任务精度和复杂度的日益提高，越来越多的任务要由星上多个分系统协同完成，各分系统协同工作的基础就是星上具有统一的高精度时间同步方法。为了在地面测试阶段更充分、更有效的验证各分系统方案设计的正确性，通常进行“模飞试验”，以模拟卫星在轨真实情况为原则，为卫星功率分配、时序分析计算和指令安排提供依据，应保证模飞的真实性和有效性。

控制系统在空间飞行状态时是一个闭环的多元自主控制系统，在卫星飞行任务的不同阶段有其不同的控制模式，每种模式都有其特有的测量部件和执行部件组合，以及不同的运算和控制规律。为验证系统方案和技术设计的合理性及详细的性能指标，需要创造一个为其构成闭环控制的测试环境。在进行地面模飞测试时，星上的姿态和轨道控制计算机（AOCC-Attitude and Orbit Control Computer）运行星载程序，地面动力学仿真计算机运行动力学仿真程序来模拟空间环境和卫星动力学控制定律。在整星状态下，为保证闭环测试的正常、真实进行，需星上AOCC时间和地面动力学仿真时间同步以及与星上高精度时间系统的时间同步。在控制系统分系统测试状态，可利用模拟星箭分离信号作为公共激励源，同时启动AOCC时间和地面动力学仿真时间以及星上高精度时间系统的时间（此时星上高精度时间系统使用模拟器代替），但是整星状态下，星箭分离信号无法作为公共激励源。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于地面整星测试的小卫星星地时间同步方法，采用该方法可以有效解决模飞试验中星地时间同步的问题，保证了地面整星测试的真实性和有效性，提高了地面测试系统的精确程度。

本发明的技术解决方案是：一种用于地面整星测试的小卫星星地时间同步方法，步骤如下：

（1）向卫星控制系统AOCC运行的星载程序和地面动力学仿真计算机运行的动力学仿真程序注入测试用轨道参数，且使注入的测试轨道参数与GPS动态仿真器设置的轨道参数相同；

（2）通过地面注入指令，将控制系统GPS秒脉冲校时标志设置为允许校时；

（3）设置地面GPS动态仿真器轨道仿真开始时刻、设置卫星星箭分离开关为分离状态，星务中心计算机和AOCC检测到星箭分离开关为分离状态后星时清零，地面动力学仿真计算机检测到星箭分离开关为分离状态后触发动力学仿真程序运行，地面动力学仿真时间从零开始累计，随后卫星自主进入入轨模式并最终进入正常星敏感器定姿模式；

（4）星上GPS接收机从步骤（3）设置的GPS动态仿真器轨道仿真开始时刻接收GPS动态仿真器输出的轨道参数，GPS接收机根据轨道参数正常定位后开始输出GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据；

（5）设置星务中心计算机GPS授时和GPS校时，星务中心计算机根据步骤（4）GPS接收机输出的整秒对时广播数据进行时间校正，用于保证星务中心计算机时间与GPS动态仿真器轨道仿真时间同步；

（6）设置控制系统AOCC星务校时，AOCC根据步骤（5）星务中心计算机时间进行时间校正，用于保证AOCC时间、星务中心计算机时间与GPS动态仿真器轨道仿真时间同步；

（7）控制系统AOCC根据步骤（2）设置的秒脉冲校时标志以及步骤（4）发出的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时广播数据作为校时基准，对步骤（6）的AOCC时间进行时间校正，同时AOCC通过星地串口转发整秒对时数据至地面动力学仿真计算机，地面动力学仿真计算机根据转发的整秒对时数据进行时间校正，用于保证地面动力学仿真时间与GPS动态仿真器轨道仿真时间同步；

（8）返回步骤（7）。

本发明与现有技术相比的优点是：

在小卫星地面模飞测试中，利用本发明的星地时间同步方法，将星务中心计算机时间、姿态和轨道控制计算机AOCC时间、地面动力学仿真时间均同步于GPS动态仿真器轨道仿真时间，实现了星地时间的同步，能够模拟卫星在轨的真实情况，为卫星功率分配、时序分析计算和指令安排提供依据，保证了地面整星测试的真实性和有效性。各时间用户均使用GPS接收机输出的GPS秒脉冲信号以及对应的整秒对时数据作为计时、校时基准，并使得星地时间之间的差值不随测试时间的长短变化，提高了地面测试系统的精确程度。

附图说明

图1为本发明的星地时间同步方法结构示意图；

图2为本发明的星地时间同步方法工作流程图。