[發明專利]一種導航衛星主備衛星鐘的無縫切換方法

有效

• 申請號: 201210036346.8
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102590825A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 崔小準;米紅;劉家興;董海青;李懿;陳忠貴
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01S19/03
• 分類號: G01S19/03
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種導航衛星主備衛星鐘的無縫切換方法，其特征在于步驟如下：

(1)在導航衛星的衛星鐘內部設置主備兩套時鐘發生器，其中第一時鐘發生器以第一原子鐘為參考，第二時鐘發生器以第二原子鐘為參考，第一原子鐘和第二原子鐘的輸出信號標稱頻率相同；

(2)第一時鐘發生器通過直接數字頻率合成的方式生成信號F10，第二時鐘發生器通過直接數字頻率合成的方式生成信號F20；直接數字頻率合成時，在相位累加器和正弦查表之間增加一級相位校準器；

(3)F10信號與第一原子鐘的輸出信號進行混頻、帶通濾波和鎖相，鎖相環輸出兩路信號，一路作為第一衛星鐘的鐘頻率信號F1，另一路作為第一秒脈沖生成器的參考并通過第一秒脈沖發生器生成第一秒脈沖信號；

(4)F20信號與第二原子鐘的輸出信號進行混頻、帶通濾波和鎖相，鎖相環輸出兩路信號，一路作為第二衛星鐘的鐘頻率信號F2，另一路作為第二秒脈沖生成器的參考并通過第二秒脈沖發生器生成第二秒脈沖信號；

(5)采用同一個晶體振蕩器作為本振分別對F1信號和F2信號進行下變頻，得到低頻信號f1和低頻信號f2作為相位計的兩個輸入，其中一個低頻信號的上升沿作為相位計的啟動脈沖，另一個低頻信號的上升沿作為相位計的停止脈沖；相位計對兩個低頻信號之間的相差進行計數，計數值按一定采樣頻度保存到存儲器中；

(6)分時進行頻差處理、相差處理和秒脈沖起始變化沿同步處理，三種處理循環重復進行，

在頻差處理時間段，連續讀取存儲器中的N個相位計計數值，首先進行前后相位計計數值的兩兩差分處理及計數滿程模糊處理，得到連續N-1個鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的相差，然后對所述N-1個相差值再進行前后兩兩差分處理，得到N-2個相鄰采樣周期內鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的相差變化量，該相位變化量與采樣周期相比得到N-2個鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的頻率差，N-2個頻率差求均值后對并根據該均值對第一時鐘發生器或者第二時鐘發生器的頻率控制字進行調整，使得兩個時鐘發生器產生的鐘信號頻率同步；

在相差處理時間段，連續讀取存儲器中的N個相位計計數值，首先進行前后相位計計數值的兩兩差分處理及計數滿程模糊處理，得到連續N-1個鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的相差，對此N-1個相差數據進行二次曲線擬合，得到與此N-1個相差數據均方誤差最小的二次曲線方程并利用該二次曲線方程預測M個采樣周期后鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的相差，相差預測值經系數變換得到時鐘發生器中相位校準器所需調整的相位值，并在M個采樣周期后對第一時鐘發生器或者第二時鐘發生器進行相位校準，使得兩個時鐘發生器產生的鐘信號相位同步；

在秒脈沖起始變化沿同步處理時間段，將兩個秒脈沖發生器產生的兩路秒脈沖信號的起始變化沿同步。

2.根據權利要求1所述的一種導航衛星主備衛星鐘的無縫切換方法，其特征在于：所述步驟(6)中頻率控制字的調整量其中ΔF為N-2個鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的頻率差的均值，Δf_min為由數字頻率控制字的位數計算得到的頻率分辨率，int()表示對()取整數。

3.根據權利要求1所述的一種導航衛星主備衛星鐘的無縫切換方法，其特征在于：所述步驟(6)中相位校準調整量ΔP為指定校準時刻鐘頻率信號F1和鐘頻率信號F2的相差預測值，t_c為相位校準器的相位分辨率。

4.根據權利要求1所述的一種導航衛星主備衛星鐘的無縫切換方法，其特征在于：所述的鐘頻率信號及其對應的秒脈沖信號同時輸出。