[发明专利]一种基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时系统和方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时系统，所述系统包括：精密定轨子系统、卫星平台总控计算机和自守时模块；所述精密定轨子系统，用于提供GPS秒脉冲和GPS时间码；所述卫星平台总控计算机，用于接收GPS时间码，并转发给自守时模块；其特征在于，所述自守时模块，用于实现星载干涉成像高度计的时间与GPS时间的精确同步；所述自守时模块包括：FPGA、单片机和频率综合器；

所述单片机，用于转发卫星平台总控计算机接收到的GPS时间码；

所述FPGA，用于生成自守时时间码SelfTimeCode；在检测收到有效GPS秒脉冲和有效GPS时间码后将所述自守时时间码SelfTimeCode更新为收到的GPS时间码，并记录所述星载干涉成像高度计的发射脉冲时刻；

所述频率综合器，用于为FPGA提供工作时钟。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时系统，其特征在于，所述自守时时间码SelfTimeCode包括自守时周值Self_Week、自守时秒值Self_Sec、自守时毫秒值Self_MilliSec、自守时微秒值Self_MicroSec和自守时纳秒值Self_NanoSec。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时系统，其特征在于，所述工作时钟为FPGA的时钟基准，工作周期为CLK＝12.5ns。

4.一种基于权利要求1-3之一所述的系统实现的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1)所述精密定轨子系统将GPS秒脉冲发送给FPGA；然后将GPS时间码发送给卫星平台总控计算机；所述卫星平台总控计算机接收GPS时间码并通过单片机转发给FPGA；

步骤2)所述FPGA判断收到的GPS秒脉冲是否为有效的GPS秒脉冲；并判断GPS时间码是否为有效的GPS时间码；如果两者判断结果都为“是”，则根据GPS时间码对自守时时间码进行更新，再执行步骤3)；否则，直接执行步骤3)；

步骤3)所述FPGA对当前自守时时间码以工作时钟的工作周期CLK为单位进行计时累加，形成自守时时间码的纳秒值，然后依次进位形成微秒值、毫秒值、秒值和周值。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤4)所述FPGA根据内部产生的高度计发射脉冲触发信号将自守时时间码寄存，并形成数据包传输给卫星平台总控计算机，所述卫星平台总控计算机将数据包向地面下传。

6.根据权利要求4所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述有效GPS秒脉冲为所述FPGA接收到的宽度大于N个工作周期CLK的GPS秒脉冲；其中，N＝3。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述GPS秒脉冲和GPS时间码之间的时间间隔为T1；所述T1单位为ms，1ms≤T1≤600ms。

8.根据权利要求7所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计自守时方法，其特征在于，两个所述GPS秒脉冲之间的时间间隔为T2，所述T2单位为ms；1000ms≤T2≤1300ms。

9.根据权利要求8所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述T1＝512ms，所述T2＝1250ms。

10.根据权利要求9所述的基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

步骤2-1)所述FPGA判断GPS秒脉冲是否为有效的GPS秒脉冲；如果判断结果为“否”，则执行步骤3)；

如果判断结果为“是”，寄存收到GPS秒脉冲时刻的第一GPS时间码GPSTimeCode1，所述第一GPS时间码GPSTimeCode1包括第一GPS周值GPS_Week1和第一GPS整秒值GPS_Sec1；

同时对计时器Cnt1清零，然后所述计时器Cnt1以FPGA的工作时钟的工作周期CLK为单位开始进行计时；

步骤2-2)当所述计时器Cnt1计时到T1时，FPGA寄存收到所述单片机发来的第二GPS时间码GPSTimeCode2，其中，所述第二GPS时间码GPSTimeCode2包括第二GPS周值GPS_Week2和第二GPS整秒值GPS_Sec2；

步骤2-3)当所述计时器Cnt1计时到T1+CLK时，FPGA对所述第一GPS时间码GPSTimeCode1和第二GPS时间码GPSTimeCode2进行判断是否满足以下两个条件：

a)GPS_Week2＝GPS_Week1，GPS_Sec2＝GPS_Sec1+1；

b)GPS_Week2＝GPS_Week1+1，GPS_Sec2＝0，GPS_Sec1＝604799；

若第一GPS时间码GPSTimeCode1和第二GPS时间码GPSTimeCode2不满足以上条件a)和条件b)两个中的任何一个，则执行步骤3)；

若第一GPS时间码GPSTimeCode1和第二GPS时间码GPSTimeCode2满足以上条件a)或条件b)两个中的任何一个，则执行步骤2-4)；

步骤2-4)当Cnt1计时到T1+2*CLK时，使用第二GPS时间码GPSTimeCode2对自守时时间码进行更新，即：

Self_Week＝GPS_Week2；

Self_Sec＝GPS_Sec2；

Self_MilliSec＝T1；

Self_MicroSec＝0us；

Self_NanoSec＝3*CLK；

步骤2-5)在Cnt1计时到T1+3*CLK时，自守时时间码生效，执行步骤3)。