[發(fā)明專利]一種測試星地時(shí)延和星上時(shí)間誤差的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110288633.3
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102447515A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬駿驍;范振昊;胡玉茜;魏振超;李砥擎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星地授時(shí)測試方法和系統(tǒng)，主要用于衛(wèi)星系統(tǒng)級試驗(yàn)，用于測試星地時(shí)延和衛(wèi)星星上時(shí)間誤差。

背景技術(shù)

某型號通信衛(wèi)星搭載一個(gè)高穩(wěn)定時(shí)鐘源，作為衛(wèi)星計(jì)時(shí)的時(shí)鐘源，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔通過1553B總線廣播發(fā)送星上時(shí)間給載荷設(shè)備，同時(shí)將星上時(shí)間通過遙測通道進(jìn)行下傳。為滿足數(shù)據(jù)精確偵聽和信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊螅撔l(wèi)星設(shè)計(jì)了星地授時(shí)的功能，即在星上時(shí)間的誤差超出規(guī)定范圍時(shí)對星上時(shí)鐘進(jìn)行校正。

在衛(wèi)星出廠后，在地面綜合測試階段需要對星上時(shí)鐘精度進(jìn)行測試，以判斷是否滿足在軌運(yùn)行時(shí)間精度要求，在不滿足要求時(shí)，需要對星上時(shí)鐘進(jìn)行校正。另外，在地面綜合測試階段，希望能夠同時(shí)確定出星地時(shí)延精度是否滿足設(shè)計(jì)要求。對衛(wèi)星的星地時(shí)延精度和星上時(shí)鐘精度有苛刻的要求和規(guī)定，其中星地時(shí)延精度ΔT1≤2ms，星上時(shí)鐘誤差ΔT2≤3ms。

在衛(wèi)星在軌運(yùn)行階段，同樣也需要對星上時(shí)鐘進(jìn)行測試，以判斷是否滿足授時(shí)要求，在不滿足要求時(shí)，需要對星上時(shí)鐘進(jìn)行校正。假設(shè)星上時(shí)間為T2，地面解調(diào)出遙測信號的時(shí)間為T，星地時(shí)延為T1；從理論上講，在星上時(shí)間沒有誤差的情況下，星地時(shí)延為T1＝T-T2。但是隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的變化，星上時(shí)間會(huì)產(chǎn)生誤差；如果星地時(shí)延T1已知，可以確定星上的時(shí)間誤差為ΔT2＝T-T2-T1；當(dāng)星上時(shí)間誤差ΔT2超出規(guī)定范圍(3ms)后需要對星上時(shí)鐘進(jìn)行校時(shí)。為了準(zhǔn)確測量衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)的星上時(shí)間誤差，需要在地面綜合測試階段就測試出星地時(shí)延值，并保證星地時(shí)延的精度ΔT1≤2ms。

星地時(shí)延包括三個(gè)部分：1、星上遙測信號生成到發(fā)出過程的時(shí)間；2、遙測信號從衛(wèi)星到地面?zhèn)鬏斶^程的時(shí)間；3、地面設(shè)備遙測接收解調(diào)過程的時(shí)間。其中星上遙測生成到發(fā)出過程的時(shí)間為遙測信號調(diào)制和射頻鏈路上的延時(shí)；遙測信號從衛(wèi)星到地面?zhèn)鬏斶^程的時(shí)間；地面設(shè)備遙測接收解調(diào)過程的時(shí)間，該時(shí)間由地面設(shè)備解調(diào)性能決定。

以往型號衛(wèi)星沒有星地時(shí)延和授時(shí)測試項(xiàng)目，或者對星地時(shí)延精度要求不高，測試精度最高為100ms級。現(xiàn)有的遙測通道星地時(shí)延測量方法，首先通過遙控通道從地面往星上發(fā)送一個(gè)測量信號；然后星上跟蹤設(shè)備收到測量信號后，直接給地面設(shè)備返回測量信號；最后地面設(shè)備計(jì)算出收發(fā)測量信號的時(shí)間差，再除以2得出星地延時(shí)。上述方法忽略衛(wèi)星遙測生成到發(fā)出的時(shí)間損耗，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星綜合測試時(shí)遙測通道星地延時(shí)測量，存在的問題有兩個(gè)：1、測試精度不夠，誤差為ms級；2、只測了地面設(shè)備遙測接收解調(diào)的時(shí)延，無法測試衛(wèi)星遙測信號調(diào)制和射頻鏈路上的延時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種高精度地測試星地時(shí)延和星上時(shí)間誤差的系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

一種測試星地時(shí)延和星上時(shí)間誤差的系統(tǒng)，包括信號隔離模塊、遙測解調(diào)模塊、1553B總線監(jiān)視模塊、GPS數(shù)據(jù)接收處理模塊和主控模塊；信號隔離模塊直接接收衛(wèi)星生成的格式脈沖；遙測解調(diào)模塊解調(diào)出遙測格式脈沖；通過比較衛(wèi)星生成的格式脈沖和解調(diào)出的遙測格式脈沖算出星地時(shí)延；1553B總線監(jiān)視模塊監(jiān)視衛(wèi)星的中心計(jì)算機(jī)在總線上的廣播時(shí)間碼，并將星上時(shí)間傳輸給主控模塊；GPS數(shù)據(jù)接收處理模塊獲得地面GPS時(shí)間，并將其傳輸給主控模塊；主控模塊記錄1553B總線監(jiān)視模塊提取的衛(wèi)星時(shí)間碼，并記錄1553B總線監(jiān)視模塊提取衛(wèi)星時(shí)間碼時(shí)的地面GPS時(shí)間，由此計(jì)算衛(wèi)星時(shí)間與地面GPS時(shí)間差值，獲得星上時(shí)間誤差。

所述系統(tǒng)還包括示波器，通過示波器讀取兩個(gè)遙測格式脈沖來計(jì)算星地時(shí)延。

所述主控模塊記錄收到衛(wèi)星生成的格式脈沖后的GPS時(shí)間；并記錄遙測解調(diào)模塊解調(diào)出遙測格式脈沖的GPS時(shí)間；通過將兩個(gè)時(shí)間相減獲得星地時(shí)延。

所述系統(tǒng)還包括下變頻器，衛(wèi)星在生成格式脈沖的同時(shí)將包含格式脈沖的遙測數(shù)據(jù)調(diào)制成衛(wèi)星遙測射頻信號，下變頻器將衛(wèi)星遙測射頻信號變頻后生成遙測中頻信號，遙測解調(diào)模塊對遙測中頻信號進(jìn)行解調(diào)獲得遙測格式脈沖。

一種測試星地時(shí)延和星上時(shí)間誤差的方法，首先獲取衛(wèi)星生成的格式脈沖，記錄格式脈沖生成的GPS時(shí)間；然后在地面解調(diào)出遙測格式脈沖，并記錄解調(diào)出格式脈沖的GPS時(shí)間；通過示波器讀取兩個(gè)遙測格式脈沖的波形來計(jì)算星地時(shí)延，或者通過計(jì)算兩個(gè)GPS時(shí)間差來獲得星地時(shí)延；通過1553B總線監(jiān)視模塊監(jiān)視衛(wèi)星的中心計(jì)算機(jī)在總線上廣播時(shí)間碼，并記錄1553B總線監(jiān)視模塊提取衛(wèi)星時(shí)間碼時(shí)的地面GPS時(shí)間，通過計(jì)算廣播時(shí)間碼與地面GPS時(shí)間差值來獲得星上時(shí)間誤差。