CN102981402B - 一种星地时间校准方法 - Google Patents

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Abstract

一种星地时间校准方法，步骤如下：(1)计算星上目标时间，并上注到卫星上，卫星将星上时间替换为星上目标时间；(2)计算星地时差；(3)将星地时差补偿到星上时间中；(4)计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值，再将该补偿值补偿到星上时间中，实现星地时间的校准。本发明方法星地时间校准考虑了星地数据传输导致的校时误差以及由于星上晶振自身的微小误差所导致的计时误差，采用本发明方法可以很好的解决这些问题。

Description

一种星地时间校准方法
技术领域
本发明一种星地时间校准方法，属于卫星时间系统设计及测试领域。
背景技术
现代卫星具有自主定轨以及自主轨控功能，为了实现卫星自主轨道递推和导航，必须将星上时间进行校准，使星上时间与地面时间基准保持一致，星上时间保持要求精度。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星地时间校准方法，使星上时间与地面时间基准保持一致，保证卫星地面测试及在轨运行时星上时间的准确性。
本发明的技术解决方案是：
一种星地时间校准方法，步骤如下：
(1)通过公式To＝Tg+T1计算星上目标时间To，并将To上注到卫星上，卫星将星上时间替换为星上目标时间To，其中，Tg为地面基准时间，T1为预设的地面基准时间与星上目标时间的时间差；
(2)通过公式ΔTsg＝To-Tsat计算星地时差ΔTsg，其中，星上时间Tsat＝Ts+ΔT，Ts为星上时间遥测值，ΔT为从卫星读取星上时间的时刻到地面接收到星上时间遥测值的时刻之间的延时；
(3)将步骤(2)中计算得到的星地时差ΔTsg补偿到星上时间Tsat中，
(4)通过公式ΔTavg＝(ΔT1/T)*Δt计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值ΔTavg，再将该补偿值补偿到星上时间Tsat中，实现星地时间的校准；
其中，T为卫星上经过步骤(3)补偿星地时差ΔTsg之后运行的时间，ΔT1为运行时间T后星上时间Tsat与地面计算的星上目标时间之间的时间差，Δt为预设的均匀校时时间间隔。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明方法星地时间校准考虑了星地数据传输导致的校时误差以及由于星上晶振自身的微小误差所导致的计时误差，采用本发明方法可以很好的解决这些问题。该方法已经在某卫星地面测试及在轨管理中使用，测试及在轨验证结果显示星地校时正确、星上时间系统准确，该方法可以推广应用于所有对星上时间精度有要求的卫星地面测试及在轨时的时间维护。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
具体实施方式
根据控制系统设计方案，星上采用高精度恒温晶振形成的高精度的时间频率基准，星上时间系统根据该频率基准进行计时。地面利用GPS时统或测控中心时间基准形成地面时间系统。地面根据星上时间系统以及地面时间基准计算星地时差，并根据星地时差计算结果对星上时间进行补偿。校时完成后可根据星地时差的实时计算结果，视情况定时对由星上高精度时间频率基准的常值偏差造成的时间计算偏差进行补偿。
如图1所示，本发明提供了一种星地时间校准方法，步骤如下：
(1)根据地面时间基准的基准时间计算星上目标时间，将星上目标时间通过指令发送给卫星进行全量校时，卫星接收到全量校时指令后将星上时间替换为指令中的星上目标时间，具体为：
通过公式To＝Tg+T1计算星上目标时间To，并将To上注到卫星上，卫星将星上时间替换为星上目标时间To，其中，Tg为地面基准时间，T1为一常值，为预设的地面基准时间与星上目标时间的时间差，可根据具体任务及地面基准情况进行定义。
(2)通过公式ΔTsg＝To-Tsat计算星地时差ΔTsg，其中，星上时间Tsat＝Ts+ΔT，Ts为星上时间遥测值，ΔT为从卫星读取星上时间的时刻到地面接收到星上时间遥测值的时刻之间的延时；
(3)通过增量校时指令将星地时差发送给星上，卫星收到增量校时指令后将对星上时间进行补偿，即：将步骤(2)中计算得到的星地时差ΔTsg补偿到星上时间Tsat中，Tsat＝Tsat+ΔTsg。
(4)增量校时后，如果星上时钟频率基准有常值偏差，通过遥控指令定时对星上时间补偿，补偿由星上时钟频率常值偏差带来的星上时间偏差。增量校时完成后，星上时间与地面计算的星上目标时间完全一致。如果运行一段时间后星上时间与地面计算的星上目标时间出现偏差，可通过均匀校时指令定时对星上时间进行补偿。
具体为：通过公式ΔTavg＝(ΔT1/T)*Δt计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值ΔTavg，再将该补偿值补偿到星上时间Tsat中，实现星地时间的校准；
其中，T为卫星上经过步骤(3)补偿星地时差ΔTsg之后运行的时间，ΔT1为运行时间T后星上时间Tsat与地面计算的星上目标时间之间的时间差，Δt为预设的均匀校时时间间隔。
下面为具体实施例：
例如：地面基准时间Tg为北京时间，预设的星上目标时间与北京时间的时间差T1为1小时。则星地校时过程如下：
(1)全量校时
例如在北京时间2012年1月1日12点00分00秒需要对卫星进行全量校时，则此时星上目标时间计算公式To＝Tg+T1计算得到星上目标时间为2012年1月1日13点00分00秒，则在北京时间2012年1月1日12点00分00秒发送全量校时指令，卫星接收到全量校时指令后星上时间变为2012年1月1日13点00分00秒。
(2)计算星地时差
例如在北京时间2012年1月1目12点10分01秒地面接收到星上时间遥测值为2012年1月1日13点10分00秒，从卫星读取星上时间的时刻到地面接收到星上时间遥测值的时刻之间的延时ΔT为30毫秒，则星地时差计算过程如下：
根据公式To＝Tg+T1计算得到接收到星上时间遥测时刻的星上目标时间为2012年1月1日13点10分01秒；根据公式Tsat＝Tsat＝Ts+ΔT计算接收到星上时间遥测时刻的星上时间Tsat为2012年1月1日13点10分00秒30毫秒；再根据公式ΔTsg＝To-Tsat计算系统时差ΔTsg为70毫秒。
(3)增量校时
例如卫星在星上时间2012年1月1目13点11分00秒00毫秒接收到增量校时指令，收到指令后根据公式Tsat＝Tsat+ΔTsg星上时间变为2012年1月1日13点11分00秒70毫秒。
(4)均匀校时
例如执行完步骤(3)后星地时差变为0秒，增量校时10小时后星地时差变为100毫秒，均匀校时时间间隔Δt为1小时，根据公式ΔTavg＝(ΔT1/T)*Δt计算得到均匀校时增量ΔTavg为10毫秒。发送均匀校时指令，设定卫星均匀校时时间间隔为1小时，校时增量为10毫秒。卫星接收到均匀校时指令后每隔1小时将星上时间增加10毫秒。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种星地时间校准方法，其特征在于步骤如下：
(1)通过公式To＝Tg+T1计算星上目标时间To，并将To上注到卫星上，卫星将星上时间替换为星上目标时间To，其中，Tg为地面基准时间，T1为预设的地面基准时间与星上目标时间的时间差；
(2)通过公式ΔTsg＝To-Tsat计算星地时差ΔTsg，其中，星上时间Tsat＝Ts+ΔT，Ts为星上时间遥测值，ΔT为从卫星读取星上时间的时刻到地面接收到星上时间遥测值的时刻之间的延时；
(3)通过增量校时指令将星地时差发送给星上，卫星收到增量校时指令后将对星上时间进行补偿，即：将步骤(2)中计算得到的星地时差ΔTsg补偿到星上时间Tsat中，Tsat＝Tsat+ΔTsg；
(4)计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值，再将该补偿值补偿到星上时间Tsat中，实现星地时间的校准；
所述计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值具体为：
通过公式ΔTavg＝(ΔT1/T)*Δt计算用于补偿星上时钟常值偏差的补偿值ΔTavg；
其中，T为卫星上经过步骤(3)补偿星地时差ΔTsg之后运行的时间，ΔT1为运行时间T后星上时间Tsat与地面计算的星上目标时间之间的时间差，Δt为预设的均匀校时时间间隔。
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