[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

说明书

本发明提出一种基于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；精密定轨子系统用于提供GPS秒脉冲和GPS时间码；卫星平台总控计算机用于接收GPS时间码，转发给自守时模块；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；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，在检测收到有效GPS秒脉冲和有效GPS时间码后将自守时时间码更新为收到的GPS时间码，记录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。

技术领域

本发明涉及星载宽刈幅干涉成像高度计领域，特别涉及一种基于FPGA的星载干涉成像高度计的自守时系统和方法。

背景技术

星载干涉成像高度计能够实现对宽刈幅的海平面和陆表水体(较大的江河湖泊)高度的精确测量并定位。在进行星载干涉成像高度计数据处理时，需精确知道干涉成像高度计在每个脉冲发射时卫星平台所处的空间位置及速度、姿态等平台参数信息。

干涉成像高度计的卫星平台的精密定轨子系统一般都包括精密差分GPS系统以接收GPS信息(包括GPS秒脉冲、GPS时间码等)，并以GPS时间为时间基准对卫星平台所在空间位置和平台参数进行测量和记录。星载载荷获取卫星平台空间位置和平台参数的常规做法是将精密定轨子系统获取的GPS时间码打入其数据包中，在数据处理时提取数据包中的时间码，然后在精密定轨子系统记录数据中找到相应时刻卫星平台所在的空间位置和平台参数。

通常，精密定轨子系统提供的GPS时间码包含周值和整秒值，没有更小的时间单位。而且，GPS时间码在从精密定轨子系统到载荷的传输链路上会存在不确定的延时，这样也会导致载荷打入数据包中的时间码与真实时刻存在一定偏差，而且是随机的，从而严重影响时间码的精度。对于星载干涉成像高度计而言，每秒钟会发射上千个脉冲。星载干涉成像高度计数据处理需要精确知道每个脉冲发射时刻卫星平台所处的空间位置和平台参数。这样，需要将干涉成像高度计的时间系统与精密定轨子系统接收的GPS时间系统进行同步，准确记录每个脉冲的发射时刻。显然，直接将精密定轨的GPS时间码打入干涉成像高度计数据包中的做法已不能满足干涉成像高度计的使用需求。因此，迫切需要一种新方法使星载干涉成像高度计的时间系统与GPS时间系统精确同步。

发明内容

本发明的目的在于解决星载干涉成像高度计的时间系统与GPS时间系统存在一定偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于FPGA的星载干涉成像高度计自守时系统和方法。

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。

作为本发明所述技术方案的一种改进，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。

作为本发明所述技术方案的一种改进，所述工作时钟为FPGA的时钟基准，工作周期为CLK＝12.5ns。