[發明專利]一種星載計算機實時時鐘的維護和校時系統及方法

有效

• 申請號: 201410406273.6
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104156302B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 何小青;李陽;行建康;楊濤;李超;宿美佳
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于時間管理系統技術領域，涉及一種時鐘維護和校時系統，具體涉及一種星載計算機實時時鐘的維護和校時系統及方法。

背景技術

隨著計算機領域的迅速發展，計算機對精確的時間要求有更嚴格的要求。尤其在衛星系統中保持計算機的時間同步和時間準確是非常有必要的。我國大衛星、小衛星沿用傳統的時鐘管理機構，通常是采用軟件的方式實現，通過地面授時命令更正時間，星上處理器來維持時間。用軟件來實現該功能，需要占用一定的資源來維持時鐘自身的運轉，提供給地面的命令也較少，而且精度和可靠性也不能完全保證。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種星載計算機實時時鐘的維護和校時系統及方法，

本發明采取硬件實現時鐘管理單元的地面授時及校時，可以高效、準確的實現時鐘單元地面授時及校時管理；在校時實現過程中，操作運算全部由硬件完成，軟件只需要發布命令；采取硬件實現的方法也解放了星務計算機軟件的復雜度，提供了多種接口給軟件設計人員，簡化了軟件程序的編寫工作。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種星載計算機實時時鐘的維護和校時系統，包括均與處理器相連，并且相互獨立的地面授時模塊和集中校時模塊，以及作為時鐘源的晶振；

地面授時模塊包括用于實現地面授時模塊與不同處理器之間進行通信的處理器接口模塊、用于生成地面授時使能信號的授時控制模塊、用于存儲計劃授入時間值的寄存器模塊以及用于完成納秒、微秒和秒值的累加進位的計數模塊；處理器接口模塊分別與授時控制模塊和寄存器模塊相連，授時控制模塊和寄存器模塊均連接到計數模塊上；計數模塊包括依次相連的納秒累加計數器、微秒累加計數器以及秒累加計數器；

集中校時模塊包括用于實現集中校時模塊與不同處理器之間進行通信的處理器接口模塊、用于配置校時方向和校時時間，并產生啟動信號的集中校時控制模塊、用于存儲校時方向和校時值的寄存器模塊以及用于完成納秒、微秒和秒值的累加進位的計數模塊；處理器接口模塊分別與集中校時控制模塊和寄存器模塊相連，集中校時控制模塊和寄存器模塊均連接到計數模塊上；計數模塊包括依次相連的納秒累加計數器、微秒累加計數器以及秒累加計數器。

還包括均與處理器相連，并且相互獨立的均勻校時模塊以及GPS校時模塊；

均勻校時模塊包括用于完成實時單元與不同處理器之間通信的處理器接口模塊、均勻校時控制模塊、寄存器模塊以及用于完成納秒、微秒和秒值的累加進位的計數模塊；處理器接口模塊分別與均勻校時控制模塊和寄存器模塊相連，均勻校時控制模塊和寄存器模塊均連接到計數模塊上；寄存器模塊包括微秒寄存器以及秒寄存器，微秒寄存器和秒寄存器的一端均連接到處理器接口模塊上，另一端均連接到計數模塊上；計數模塊包括依次相連的納秒累加計數器、微秒累加計數器以及秒累加計數器；

GPS校時模塊包括用于完成實時單元與不同處理器之間通信的處理器接口模塊、GPS校時控制模塊、用于采集GPS上升或下降沿的脈沖采集模塊、寄存器模塊以及用于完成納秒、微秒和秒值的累加進位的計數模塊；處理器接口模塊分別與GPS校時控制模塊、脈沖采集模塊以及寄存器模塊相連，GPS校時控制模塊、脈沖采集模塊以及寄存器模塊均連接到計數模塊上；計數模塊包括依次相連的納秒累加計數器、微秒累加計數器以及秒累加計數器。

一種星載計算機實時時鐘的維護和校時方法，包括以下步驟：

1)在衛星臨發射前一時刻，對星上計算機進行一次地面授時操作，把當前地面時間加載到星上計算機，然后星上計算機依靠內部高精度晶振的節拍進行時間累加；

2)衛星入軌之后，通過遙測通道，下發當前時間信息，將當前時間信息與地面時間進行運算和比對，得出地面授時操作的時機和高精度晶振積累的時間誤差和，然后啟動集中校時，在原來的時間基礎上修正一次時間誤差，使得星上計算機的時間與地面全同步。

所述的步驟1)中，地面授時的具體操作是：

當需要地面授時時，處理器在高精度時鐘的上升沿分別將計劃授入時間的微妙值和秒值寫入微秒寄存器和秒寄存器中，再輸出地面授時使能信號，授時使能信號通過高精度時鐘同步后，在時鐘的上升沿將寄存器的值鎖至相應的微秒累加計數器和秒累加計數器中，同時對納秒累加計數器清零。

所述的步驟2)中，集中校時的具體操作是：

當需要集中校時時，處理器先向微秒寄存器和秒寄存器中寫入計劃校快或校慢的時間偏離參數，再輸出方向信號和啟動信號，方向信號和啟動信號通過高精度時鐘同步后，在時鐘的上升沿有效并開始校時，并且對納秒累加計數器清零。