[发明专利]卫星时钟系统和卫星时钟校时方法

说明书

本发明提供一种卫星时钟系统和卫星时钟校时方法。卫星时钟系统包括：卫星时钟，向星载设备提供时间和计时频率；校时器，检测参考时钟并根据所述参考时钟校正所述的卫星时钟；所述校时器，被配置为按照预设的周期计算所述参考时钟和所述卫星时钟的周期时间差，当所述周期时间差超过预设门限，所述校时器不校正所述卫星时钟，当所述周期时间差低于预设门限，所述校时器按照所述周期时间差校正所述卫星时钟，所述时钟系统通过双CAN总线，进一步提高了时钟系统的可靠性。卫星校时方法包括综合上电启动时的初始校时、周期进行的周期时间差校时、卫星测控中心的指令校时等校时方法提高了卫星时钟系统的精度和稳定度。

技术领域

本发明涉及卫星领域，特别是卫星时钟系统和卫星时钟校时方法。

背景技术

时钟提供时间信息，例如，年月日时分秒等信息；并按照计时频率增加时间数值，例如，秒计数器每秒加一。时钟同步要求各个时钟保持时间相同和计时频率相同。例如卫星时钟向全球卫星导航系统(GNSS)提供的时钟对齐，保持时间和计时频率相同。

铷钟、铯钟等时钟精度和稳定度都很好，但是价格昂贵。晶体振荡器的时钟简称晶振时钟，价格适当，性能稳定，但长期的稳定度不如铷钟和铯钟。

随着技术发展，卫星趋向于小型化和低成本化，但卫星执行任务的复杂度和精度在日益提高，对时钟的精度要求越来越高。但是，卫星时钟容易受到复杂空间环境影响，例如太空中存在的单粒子效应导致时间错误。因此卫星时钟必须能够校准。

卫星上通常安装晶振时钟，并采用校时方法对晶振时钟进行校正。

传统校时方法包括：

一、地面授时

地面授时适用于卫星时钟与地面标准时间的时间误差比较大时。

卫星测控中心向卫星发送时间信息和时间同步的指令，卫星按照卫星测控中心的指令取得与地面标准时间的同步，这里地面标准时间为国家授时中心的时间或者测控中心原子钟时间等。

卫星测控中心在卫星可见测控弧段内发送校时指令，卫星在境内或者境外完成一次校时动作。

二、集中校时

集中授时适用于卫星时钟与地面标准时间的误差较小时。

卫星向卫星测控中心下发卫星时间，卫星测控中心比较卫星时间与地面标准时间的时间误差。如果时间差较小，则卫星测控中心向卫星发送包括时间秒和整秒调整值的指令，卫星按照指令对准时间

卫星测控中心在卫星可见测控弧段内发送校时指令，卫星在境内或者境外完成一次校时动作。

三、均匀校时

均匀校时适用于周期性的修正卫星时钟稳定度不足带来的时间误差。

卫星向卫星测控中心下发卫星时间，卫星测控中心记录一定时间段内的卫星时间并分析卫星时间稳定度。如果卫星时间误差超过正常范围，则卫星测控中心向卫星发送校时指令。

应用均匀校时，卫星每隔一定时间就可以修正时间误差，以补偿卫星时钟稳定度不足带来的时间误差。

均匀校时无法对温度变化等短暂变化引起时间误差进行判断和修正。

四、全球定位系统(GPS)校时

卫星在收到校时指令后，通过GPS收到时间信息和秒脉冲(PPS)后，然后卫星重置卫星时间并锁定卫星秒脉冲为计时频率，从而校正卫星时间。但该方法没有进行周期校正，由于卫星计时频率不能完全对准GPS秒脉冲，或者由于卫星计时频率存在温度漂移，导致卫星时间会向逐渐向同一个方向累积时间误差，以致GPS校时精度不高。