[發明專利]一種高品質衛星平臺時間同步誤差的控制方法

有效

• 申請號: 201710385510.9
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107065688B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 孟其琛;任家棟;林榮峰;黃京梅;戴維宗;邵志杰;沈怡颹;豐保民;朱虹
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

本發明公開了一種高品質衛星平臺時間同步誤差的控制方法，其包含：步驟1，衛星平臺上電，授時單元處于等待模式；步驟2，在衛星平臺狀態穩定后，授時單元向各單機發送脈沖波，各單機進行濾波處理，當低脈沖脈寬達到2us時，觸發中斷，各單機切換為時鐘同步模式，通過自設的時間模塊計算當前時間；步驟3，將單機測量信號發送至星載計算機。本發明通過硬鐘同步的方式將對所有星上單機進行授時，單機通過脈沖計數來推算當前星上時刻，配合各單機高精度自計時模塊確定信號產生時刻，在星載計算機進行單機數據采集時一并將時間信號取回，作為姿態確定依據，能有效消除因各單機之間時間不同步帶來的控制誤差，適用于所有衛星姿態軌道控制系統。

技術領域

本發明涉及一種高品質衛星平臺時間同步誤差控制技術，用于削弱因微量時間誤差引起的系統控制誤差。

背景技術

隨著衛星平臺技術的不斷進步，衛星所具備的功能越來越強大，衛星平臺的控制精度和穩定度要求越來越高，在現有技術條件下，星上單機的測量精度已經無法大幅度提升,因此提升衛星平臺的控制精度需要從單機測量值的使用方面著手。在目前的研究模式下，經過分析研究，發現各單機之間的時統誤差會在進行姿態解算時合并放大，對衛星平臺的控制精度帶來影響。

在現有研制模式下，星載軟件在每周期開始時刻對各單機進行數據采集，在驗證無誤后將有效數據傳遞至算法模塊。作為測量機構，星敏感器會將T1時刻采集到的姿態信息發送至星上，同時陀螺組合會將T2時刻采集到的姿態信息發送至星上。星上軟件繼續運行，在經過模式判斷、模式切換、當前狀態判斷、遙測量發送、遙控注數接收等一系列運算后，軟件流程走到姿態確定模塊。姿態確定模塊需要將周期開始時刻采集到的星敏感器姿態信息和陀螺組合測量數據進行數據融合，通過濾波算法解算得出當前的衛星姿態(T3時刻)。由于衛星姿態在連續發生變化，T1時刻的星敏感器姿態信息和T2時刻的陀螺組合信息會存在相對誤差，在T3時刻對兩者進行融合濾波時會產生系統定差。在高精確度高穩定度的控制要求下，必須將這一系統定差減小到一定范圍內。

因此，有必要設計一種高品質平臺時間同步誤差控制技術，能夠一定程度上消除因時間誤差引起的系統誤差，進而達到高精度高穩定度的衛星平臺控制要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種高精度時間基準同步技術，能夠在一定程度上消除因時間誤差引起的系統誤差，提升衛星平臺姿態控制精度。

基于上述目的，本發明公開了一種高品質衛星平臺時間同步誤差的控制方法，該控制方法包含如下步驟：

步驟1，衛星平臺上電，授時單元處于等待模式，星載計算機每周期（該周期為星載軟件控制周期，周期長度為0.5s）與授時單元進行通訊握手，建立并保持工作狀態，在等待模式下授時單元不發送時間同步脈沖，此時各單機的時鐘切換為單機自身時鐘；

步驟2，在衛星平臺狀態穩定，開始進行姿態數據采集后，星載計算機向授時單元發送授時指令，授時單元在收到授時指令后，開始向各單機發送脈沖波（校時脈沖信號）；各單機在收到校時脈沖信號后進行濾波處理：低脈沖脈寬小于2us時，當做雜波濾除；低脈沖脈寬達到2us時，觸發中斷，各單機由單機時鐘模式切換為時鐘同步模式；在時鐘同步模式下，授時單元每100ms向各單機發送脈沖同步信號，保證各單機的時間零位一致；其中，各單機均設有一個時間模塊，該時間模塊對接收到的脈沖同步信號進行個數計數為m；在收到第一條脈沖同步信號后，開始以20us為一個時間單位進行個數累加為n，在收到下一條脈沖同步信號后將累加個數清零，在T時刻單機輸出姿態信息，此時時間模塊收到m個脈沖同步信號，20us時間單位累加個數為n，則T時刻各單機的星上時間為T = 0.1*m + 0.00002*n，單位為秒；

步驟3，將單機測量信號發送至星載計算機，該單機測量信號還包括采集時刻時間戳，該采集時刻時間戳是指各單機在測量采集完成時刻的當前單機時間。