CN103345457B - 通过1553b总线确保卫星辅助数据高精度发送的方法 - Google Patents
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Abstract
通过1553B总线确保卫星辅助数据高精度发送的方法，步骤如下：（1）采集辅助数据所包含的各参数的最新值；（2）将采集到的各参数的最新值组织到辅助数据的结构中；（3）应用示波器测量从获取航天器时间到辅助数据通过1553B总线发出最有一比特的时间延时，将时间延时加到航天器时间上并组织到辅助数据结构中；（4）将相机加电指令进程和辅助数据发送进程安排在CTU每个时间片的最优先的两个进程优先执行，在执行辅助数据发送进程时，以500ms为周期将辅助数据的内容组织到1553B总线的消息结构中，并以广播方式将辅助数据发出。本发明方法可以保证辅助数据发送周期的时间精度达到±50ms，可保证航天器时间的精度达到±50us。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星辅助数据处理方法。
背景技术
航天器辅助数据中包含有航天器时间，数据内容一般多达一两百字节。辅助数据发送的时间精度包含两方面的内容：一方面是发送周期的精度，另一方面是其中包含的航天器时间的精度。辅助数据实际发送过程中这两个时间精度的要求都比较高。
目前，航天器辅助数据通过1553B总线指令来发送，每条总线指令每次最多只能发送十几个字节，那么一两百字节的辅助数据每次需要发送多条总线指令来完成，而多条总线指令的组织和发送必然带来更多的时间消耗，也就存在更大的时间误差，从而影响其发送周期的精度和其中包含的航天器时间的精度。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通过1553B总线实现卫星辅助数据高精度发送的方法，一方面通过设计合理的调度机制来保证发送周期的精度满足要求，另一方面通过实际测量总线数据的传输延时来进行航天器时间的补偿，从而保证航天器时间的精度满足要求。
本发明的技术解决方案是：通过1553B总线确保卫星辅助数据高精度发送的方法，步骤如下：
(1)采集辅助数据所包含的各参数的最新值；
(2)将步骤(1)中采集到的各参数的最新值组织到辅助数据的结构中；
(3)应用示波器测量从获取航天器时间到辅助数据通过1553B总线发出最后一比特的时间延时，将所述时间延时加到所获取的航天器时间上，将增加了时间延时的航天器时间组织到辅助数据结构中；
(4)将相机加电指令进程和辅助数据发送进程安排在中央处理单元的每个时间片的最优先的两个进程优先执行，在执行辅助数据发送进程时，以500ms为周期将辅助数据的内容组织到1553B总线的消息结构中，并以广播方式将辅助数据发出。
本发明与现有技术相比的优点在于：采用本发明通过1553B总线发送航天器辅助数据的方法后，起到了以下效果：
(1)本发明方法采用了合理的调度方式，可以保证辅助数据发送周期的时间精度达到±50ms。因为辅助数据发送进程之前的进程越多，时间消耗的不确定性越大，那么导致辅助数据发送的周期进度就越低。由于CTU软件的进程调度周期为时间片，本发明方法设定在每个时间片的起始位置首先调度辅助数据发送进程，保证每次辅助数据的发送均位于时间片的固定位置，从而保证了辅助数据发送周期的精度；
(2)本发明方法实际测量辅助数据发送的传输延时，对辅助数据中的航天器时间进行补偿，保证航天器时间的精度达到±50us。CTU软件每次首先获取到航天器时间，然后组织到辅助数据结构中，再通过1553B总线发送。从CTU软件获取到当时的航天器时间到航天器时间从1553B总线发送出，期间CTU软件运行存在时间消耗，而辅助数据通过1553B总线传输也存在电信号的传输时延，所有这些时间消耗组成了航天器时间传输延时，因此通过实际测量这些时延并进行补偿来提高航天器时间的精度。
附图说明
图1为辅助数据采用A/B总线交替广播发送示意图；
图2为本发明辅助数据发送时机示意图；
图3为本发明卫星时间补偿示意图；
图4为本发明卫星时间的延时测量示意图；
图5为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
首先对辅助数据的格式进行一个简单的说明。
辅助数据的内容一般包含一百多或者更多字节，需要通过多条总线消息发送。辅助数据通过1553B总线采用广播方式发送，广播周期为500ms，采用A/B总线交替广播方式，如图1所示。
辅助数据广播的启动条件是载荷相机加电，辅助数据广播的停止条件是载荷相机断电。
CTU软件各进程以100ms时间片为周期进行调度，辅助数据广播所在进程即为众多进程中的一个。在当前时间片，辅助数据发出(辅助数据广播所在进程执行)之前的工作耗时(该时间长度是变化的)决定了辅助数据的发出时机，从而决定了辅助数据广播周期的精度。因此，在每个时间片首先调度指令发送进程，紧接着调度辅助数据广播所在进程。指令发送进程发出相机加电指令后会给辅助数据广播进程发送消息通知其相机加电指令已经发出，进入辅助数据发送进程后将根据指令发送进程发来的消息明确相机加电指令已发，那么启动辅助数据广播。指令发送进程执行时间最长约4～5ms，辅助数据广播所在进程中，辅助数据通过总线发出之前的时间消耗最长约6～7ms，从而可以保证辅助数据的广播周期满足500ms±50ms的要求。如图2所示，数据服务进程(即辅助数据广播功能所在进程)是每个100ms时间片调度的第二个进程，从时间片起始到辅助数据通过总线发出之前的时间消耗很少。
航天器时间的延时包括CTU软件运行延时和1553B总线传输延时。
CTU软件在辅助数据发送前的操作过程描述如下：
CTU软件操作过程包括获取时间、组织时间到辅助数据结构、组织辅助数据到1553B总线结构并启动发送，这期间存在软件操作延时。
CTU软件首先将各部分原始数据拷贝到辅助数据存储区，总共一百多字节。然后将辅助数据存储区中的数据拷贝到1553B总线消息存储区，并配置总线发送的控制字和命令字。接下来获取航天器时间，并将航天器时间组织到1553B总线消息存储区的相应位置。最后调用1553B总线发送函数启动1553B总线发送，1553B总线芯片完成实际发送工作。
航天器时间的延时测量过程描述如下：
1553B总线传输延时主要是从辅助数据第一比特到最后一比特的传输时间，该时间取决于1553B总线的传输速率，如图3所示。CTU软件获取到的航天器时间为T，从获取时间到用户接收到时间(即辅助数据最后一比特从总线上发出)之间存在延时△t(△t不能包含为了测量延时而输出的脉冲的时间)，那么需要给航天器时间T增加延时△t。本发明的方法应用示波器实际测量CTU软件从获取到航天器时间到辅助数据通过1553B总线发出最后一比特之间的时间，组织航天器时间时对这些延时进行补偿，补偿后的航天器时间误差满足±50us的要求。
CTU软件在获取到航天器时间后通过一个空闲的GPIO端口输出一个标记脉冲，表明航天器时间的获取时机。
示波器一个通道的探头点在GPIO输出脉冲的地方，另一个通道的探头点在1553B总线输出数据的地方，如图4所示。通过示波器捕获标记脉冲波形和辅助数据的1553B总线传输波形，从标记脉冲波形的后沿到辅助数据的1553B总线传输波形最后一比特的后沿之间的时间即为航天器时间的延时。
辅助数据广播过程说明：
首先周期性采集辅助数据内容的最新参数值，包括姿态数据和GPS定位数据等。
然后将采集到的最新参数值组织到辅助数据结构中。
接下来获取航天器时间，应用示波器测量CTU软件从获取到航天器时间到辅助数据通过1553B总线发出最后一比特的时间延时，将该时间延时加到软件获取的航天器时间上，将增加了时间延时的航天器时间组织到辅助数据结构中。
最后以500ms为周期发送辅助数据。由于每条1553B总线消息只能发送64字节，那么辅助数据一般需要多条总线消息(总线消息数保证能够发送完全部辅助数据)。将辅助数据内容组织到1553B总线消息结构中，选择A总线或者B总线以广播方式将辅助数据发出。
本发明的辅助数据广播工作流程如图5所示，具体步骤描述如下：
(1)判断相机是否加电，即判断是否已经启动辅助数据广播。如果没有启动则转(4)。如果已启动则转(2)。
(2)判断400ms定时器是否已经定时到400ms。如果定时未到则转(4)。如果定时已到则转(3)。
(3)通过1553B总线采集控制分系统的姿态数据，存储到姿态数据存储区，转(4)。
(4)通过1553B总线轮询GPS接收机的服务请求，转(5)。
(5)判断GPS接收机是否提出发送定位数据服务请求。如果没有提出则转(7)。如果提出则转(6)。
(6)通过1553B总线采集GPS定位数据，并组织到辅助数据存储结构中，转(7)。
(7)判断是否已经启动辅助数据广播。如果没有则转退出此次辅助数据广播过程。如果已启动则转(8)。
(8)判断500ms定时器是否已经定时到500ms。如果定时未到则转(15)。如果定时已到则转(9)。
(9)组织姿态数据和数管分系统自主校时误差到辅助数据存储结构中，转(10)。
(10)将辅助数据内容组织到1553B总线消息结构中，转(11)。
(11)广播计数加1，并根据广播计数选择A总线或B总线，即计数为偶数则选A总线，计数为奇数则选B总线，转(12)。
(12)获取航天器时间并进行补偿，即给航天器时间T加上延时△t，如图3所示。延时时间△t的测量过程说明如下：
在获取到航天器时间后通过硬件端口立即输出一个标识脉冲。
通过示波器测量标识脉冲到1553B总线上辅助数据最后一比特输出之间的时间。
(13)将补偿后的航天器时间(T+△t)组织到1553B总线消息结构中，即辅助数据的前3个字中，转(14)。
(14)启动总线发送，即辅助数据开始通过1553B以广播方式发出，转(15)。
(15)判断所有相机是否都已经断电。如果不是则退出此次辅助数据广播过程。如果是则转(16)。
(16)停止辅助数据广播，即取消辅助数据广播相关的标识，并退出此次辅助数据广播过程。
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.通过1553B总线确保卫星辅助数据高精度发送的方法，其特征在于步骤如下：
(1)采集辅助数据所包含的各参数的最新值；
(2)将步骤(1)中采集到的各参数的最新值组织到辅助数据的结构中；
(3)应用示波器测量从获取航天器时间到辅助数据通过1553B总线发出最后一比特的时间延时，将所述时间延时加到所获取的航天器时间上，将增加了时间延时的航天器时间组织到辅助数据结构中；
(4)将相机加电指令进程和辅助数据发送进程安排在中央处理单元的每个时间片的最优先的两个进程优先执行，在执行辅助数据发送进程时，以500ms为周期将辅助数据的内容组织到1553B总线的消息结构中，并以广播方式将辅助数据发出，具体流程为：
(401)判断相机是否加电，即判断是否已经启动辅助数据广播，如果没有启动则转(404)，如果已启动则转(402)；
(402)判断400ms定时器是否已经定时到400ms，如果定时未到则转(404)，如果定时已到则转(403)；
(403)通过1553B总线采集控制分系统的姿态数据，存储到姿态数据存储区，转(404)；
(404)通过1553B总线轮询GPS接收机的服务请求，转(405)；
(405)判断GPS接收机是否提出发送定位数据服务请求，如果没有提出则转(407)，如果提出则转(406)；
(406)通过1553B总线采集GPS定位数据，并组织到辅助数据存储结构中，转(407)；
(407)判断是否已经启动辅助数据广播，如果没有则转退出此次辅助数据广播过程，如果已启动则转(408)；
(408)判断500ms定时器是否已经定时到500ms，如果定时未到则转(415)，如果定时已到则转(409)；
(409)组织姿态数据和数管分系统自主校时误差到辅助数据存储结构中，转(410)；
(410)将辅助数据内容组织到1553B总线消息结构中，转(411)；
(411)广播计数加1，并根据广播计数选择A总线或B总线，即计数为偶数则选A总线，计数为奇数则选B总线，转(412)；
(413)获取航天器时间并进行补偿，即给航天器时间T加上延时Δt；
(413)将补偿后的航天器时间(T+△t)组织到1553B总线消息结构中，即辅助数据的前3个字中，转(414)；
(414)启动总线发送，即辅助数据开始通过1553B以广播方式发出，转(415)；
(415)判断所有相机是否都已经断电，如果不是则退出此次辅助数据广播过程，如果是则转(416)；
(416)停止辅助数据广播，即取消辅助数据广播相关的标识，并退出此次辅助数据广播过程。
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