[发明专利]卫星自主定位与时间同步系统及方法

权利要求书

1.一种卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述卫星自主定位与时间同步系统包括承载于入轨卫星上的卫星时频基准产生器、秒脉冲产生模块、秒脉冲比对模块、时间同步控制模块及星地双向时间比对载荷，以及承载于入轨卫星上的卫星导航接收机，其中：

所述卫星时频基准产生器被配置为提供频率基准信号；

所述秒脉冲产生模块被配置为根据所述频率基准信号产生时间基准信号；

所述卫星导航接收机被配置为提供PPS授时信号；

所述卫星导航接收机被配置为实现卫星自主定位；

所述秒脉冲比对模块被配置为采用连续采样鉴相，将所述PPS授时信号与所述时间基准信号进行比对，得出第一时间同步信号，并将所述第一时间同步信号发送至所述时间同步控制模块；

所述星地双向时间比对载荷被配置为通过与地面测控站进行双向精密测距，根据测距结果和所述时间基准信号产生第二时间同步信号，并将所述第二时间同步信号发送至所述时间同步控制模块；

所述时间同步控制模块被配置为根据所述第一时间同步信号和/或所述第二时间同步信号对所述频率基准信号和/或所述时间基准信号进行频率校正和/或相位校正。

2.如权利要求1所述的卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述卫星时频基准产生器包括恒温晶振、两个铷原子钟、选择开关、直接数字频率合成器、鉴相器、环路滤波器及100MHz晶振，其中：

所述直接数字频率合成器、所述鉴相器及所述环路滤波器被配置为组成锁相环；

所述选择开关被配置为使能所述恒温晶振或其中一个所述铷原子钟；

被使能的所述铷原子钟或所述恒温晶振通过所述锁相环与所述100MHz晶振进行锁相，以使所述100MHz晶振输出频率基准信号；

所述锁相环的分频器功能由所述直接数字频率合成器代替，通过调整所述直接数字频率合成器的控制字，执行对所述频率基准信号的频率控制。

3.如权利要求2所述的卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述时间同步控制模块被配置为根据相位漂移量归算法对频率基准信号的频率进行补偿，具体包括：所述时间同步控制模块被配置为根据所述第一时间同步信号及所述第二时间同步信号产生控制字修正量，并将所述控制字修正量发送至所述直接数字频率合成器，以调整所述直接数字频率合成器的控制字，执行对所述频率基准信号的频率进行调整，执行对所述时间基准信号的频率和相位进行修正，补偿频标的老化引入的频率漂移。

4.如权利要求3所述的卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述秒脉冲比对模块被配置为对所述时间基准信号和所述PPS授时信号的相位差进行测量，当测量的相位差大于预设门限时，所述时间同步控制模块被配置为通过积分时间内的相位差归算出频率准确度，并根据频率准确度得到频率差，根据所述频率差计算所述控制字修正量，通过所述控制字修正量使得所述相位差小于所述预设门限。

5.如权利要求1所述的卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述时间同步控制模块被配置直接根据所述第一时间同步信号和所述第二时间同步信号获取相位校正信号，并将所述相位校正信号发送至所述秒脉冲产生模块，以使所述相位校正信号修正所述时间基准信号，对所述时间基准信号进行相位校准。

6.如权利要求1所述的卫星自主定位与时间同步系统，其特征在于，所述入轨卫星本体上安装有第一天线、第二天线和第三天线，其中：

所述第一天线和所述第二天线同平面对向安装，夹角为180°，所述第一天线为宽波束，所述第二天线为窄波束，所述第三天线为窄波束；

当所述入轨卫星电推入轨过程中近地点高度低于10000公里时，所述第一天线指向于与卫星地心连线夹角为180°的方向；

当所述入轨卫星电推入轨过程中近地点高度高于10000公里时，所述第二天线指向于与卫星地心连线夹角为0°的方向；

所述卫星导航接收机对所述第一天线和所述第二天线所接收的信号进行联合解算；

所述入轨卫星进入地球静止轨道后，所述第二天线根据入轨卫星的姿态调整指向，始终指向地心；所述第三天线指向地心。