CN103873223A - 卫星内部设备校时方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卫星内部设备校时方法及系统，所述方法包括，1）星务主机将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步，并利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中校时信息包含总线的信号波形；2）各从机设备通过总线接收校时信息，锁定检测到校时信息的第一帧脉冲信号的时间，并以所述时间为基准进行计时；3）当从机设备完成校时信息接收后，将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。本发明利用总线本身波形脉冲作为时间PPS信号，利用总线发送的边沿完成PPS信号的校时，减少了PPS信号，减少了连接电缆及简化连接关系，节约了成本，同时提供精确校时，增加可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及航天、航空中卫星内时间管理领域，尤其涉及一种卫星内部设备校时方法及系统。
背景技术
在卫星内部，由于各设备的状态、数据参数、信息流等都与时间有关，通常卫星内部有一个时间标准，该标准主要是在卫星的星务主机或数据管理器当中。一般来说卫星通过总线将时间码通过广播发送到各设备中，各设备接收到时间码后对本设备进行校时。由于处理及传输延时，该校时的准确度能达以几十ms量级，不能满足有高精度时间要求的设备。因此卫星的星务主机或数据管理器还需要为每个设备提供单独的PPS（Pulse Per Second，每秒脉冲数）信号，利用硬件达到准确效时的目的。这虽然达到了校时的目的，但是每个设备都要接个PPS信号，而PPS信号在系统内往往不能与CAN总线接插件共用，还需要多设计一个接插件，而使系统变的复杂。
因此，需要提供一种校时方式，提高系统可靠性，并且减少PPS信号，节约成本，简化系统复杂度。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中卫星系统内各设备进行高精度时间同步需要的信号过多的问题，提供一种卫星内部设备校时方法及系统，充分利用总线以减少系统的连接电缆以及简化连接关系。
为实现上述目的，本发明提供了一种卫星内部设备校时方法，包括，（1）星务主机将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步，并利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线的信号波形；（2）各从机设备通过总线接收校时信息，锁定检测到校时信息的第一帧脉冲信号的时间，并以所述时间为基准进行计时；（3）当从机设备完成校时信息接收后，将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。
进一步，所述总线为CAN总线。所述星务主机在UTC整秒时刻发出CAN总线第一个波型信号，同时发出CAN总线的时间码信息，开始校时。所述从机设备在CAN总线空闲时刻，锁定检测到CAN总线的第一个波型信号的时间，并以所述时间为基准进行计时，同时从机设备开始接收所述时间码信息。
为实现上述目的，本发明还提供了一种卫星内部设备校时系统，包括设置在星务主机内的同步单元和校时信息发送单元，以及设置在各从机设备中的检测单元、计时单元以及处理单元；所述同步单元用于将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步；所述校时信息发送单元与所述同步单元相连，用于利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线的信号波形；所述检测单元与所述校时信息发送单元相连，用于通过总线接收校时信息，检测校时信息的第一帧脉冲信号，并锁定检测到所述第一帧脉冲信号的时间；所述计时单元与所述检测单元相连，用于以所述检测单元锁定的时间为基准进行计时； 所述处理单元与所述计时单元相连，用于将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。
进一步，所述总线为CAN总线。在UTC整秒时刻，所述同步单元发出CAN总线第一个波型信号，同时所述校时信息发送单元发出CAN总线的时间码信息，开始校时。所述检测单元在CAN总线空闲时刻，检测CAN总线的第一个波型信号，并锁定检测到所述第一个波型信号的时间；所述计时单元以所述时间为基准进行计时，同时各从机设备接收所述时间码信息。
本发明的优点在于：利用总线本身波形脉冲作为时间PPS信号，利用总线发送的边沿完成PPS信号的校时，减少了PPS信号，减少了连接电缆及简化连接关系，节约了成本；同时提供精确校时，增加了可靠性。
附图说明
图1，本发明所述的卫星内部设备校时方法的流程示意图；
图2，本发明所述的卫星内部设备校时系统的架构示意图；
图3，本发明一实施例所述的卫星内部设备校时方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的卫星内部设备校时方法及系统做详细说明。
参考图1，本发明所述的卫星内部设备校时方法的流程示意图，本发明的主要思想是利用总线的信号波形，使其校时的波形在UTC（Coordinated Universal Time，协调世界时，又称世界标准时间）整秒时刻发出，在接收过程中进行计时，当接收校时信息后进行校时动作，完成系统内各设备时间同步。以下结合图1对本发明所述方法进行详细描述。
S11：星务主机将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步，并利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线的信号波形。
本发明利用总线发送的边沿完成PPS信号的校时，星务主机在发送校时信息时，将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒的边沿进行同步，利用UTC整秒时刻触发发送校时信息；也即，星务主机需要保证在UTC整秒时刻发出总线第一个波型信号，同时发出总线的时间码信息。
S12：各从机设备通过总线接收校时信息，锁定检测到校时信息的第一帧脉冲信号的时间，并以所述时间为基准进行计时。
卫星内各设备均为从机设备，各从机设备在接收校时信息时，记录校时信息的第一帧脉冲信号的时间，并以此时间为基准进行计时；也即，从机设备首先需要在总线的空闲时刻（从机根据总线协议，每一帧之间都是空间时刻），检测出总线的第一个边沿，当锁定第一个边沿后，以此时间为基准进行计时，同时从机设备开始接收星务主机的时间码信息。
S13：当从机设备完成校时信息接收后，将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。
当校时信息全部接收无误后，从机设备将校时信息的秒时间写入到秒时间寄存器中，将从边沿开始计时的数据写入到毫秒寄存器当中，至此完成了主机至从机校时的全部过程；从机设备继续计时。其中，校时信息是否接收无误可由总线上自身带有的CRC校验实现。
作为优选的实施例，所述总线为CAN (Controller Area Network，控制器局域网络)总线。星务主机在发送校时信息时，将CAN总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒的边沿进行同步，利用UTC整秒时刻触发发送校时信息；也即，星务主机在UTC整秒时刻发出CAN总线第一个波型信号，同时发出CAN总线的时间码信息，开始校时。各从机设备在接收校时信息时，记录校时信息的第一个脉冲信号的时间，并以此时间为计时；也即，从机设备在CAN总线空闲时刻，检测CAN总线的第一个边沿，当锁定第一个边沿后，以锁定时间为基准进行计时，同时从机设备开始接收星务主机时间码信息。当全部接收无误后，从机设备将秒时间写入到秒时间寄存器中，将从边沿开始计时的数据写入到毫秒寄存器当中，至此完成了主机至从机校时的全部过程。
本发明利用总线本身波形脉冲作为时间PPS信号，利用总线发送的边沿完成PPS信号的校时，减少了PPS信号，同时提供精确校时，节约了成本，增加了可靠性。
参考图2，本发明所述的卫星内部设备校时系统的架构示意图，所述系统包括设置在星务主机21内的同步单元211和校时信息发送单元212，以及设置在各从机设备22（图中仅示意性标示出一个从机设备）中的检测单元221、计时单元222以及处理单元223。
所述同步单元211用于将总线23的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步。本发明利用总线23发送的边沿完成PPS信号的校时，星务主机21在发送校时信息时，通过所述同步单元211将总线23的第一帧脉冲信号与UTC整秒的边沿进行同步；也即，星务主机21需要通过所述同步单元211保证在UTC整秒时刻发出总线23第一个波型信号。
所述校时信息发送单元212与所述同步单元211相连，用于利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线23的信号波形。星务主机21在通过所述校时信息发送单元212发送校时信息时，利用UTC整秒时刻触发发送校时信息；也即，所述校时信息发送单元212需要保证在UTC整秒时刻发出总线23第一个波型信号的同时发出总线23的时间码信息。
所述检测单元221与所述校时信息发送单元212相连，用于通过总线23接收校时信息，检测校时信息的第一帧脉冲信号，并锁定检测到所述第一帧脉冲信号的时间。卫星内各设备均为从机设备，各从机设备22在接收校时信息时，通过所述检测单元221记录校时信息的第一帧脉冲信号的时间，为计时单元222提供计时基准；也即，从机设备22首先需要在总线23的空闲时刻，通过检测单元221检测出总线23的第一个边沿，并锁定检测出第一个边沿的时间为计时单元222提供计时基准。
所述计时单元222与所述检测单元221相连，用于以所述检测单元221锁定的时间为基准进行计时；同时从机设备22开始接收星务主机21的时间码信息。
所述处理单元223与所述计时单元222相连，用于当校时信息全部接收无误后，将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机21到从机设备22的校时。
作为优选的实施例，所述总线23为CAN总线。星务主机21在发送校时信息时，在UTC整秒时刻，所述同步单元211发出CAN总线第一个波型信号，同时所述校时信息发送单元212发出CAN总线的时间码信息，开始校时。各从机设备22在接收校时信息时，所述检测单元221在CAN总线空闲时刻，检测CAN总线的第一个波型信号，并锁定检测到所述第一个波型信号的时间；所述计时单元222以所述时间为基准进行计时；同时各从机设备22接收所述时间码信息。当所述时间码信息全部接收无误后，处理单元223将秒时间写入到秒时间寄存器中，将从边沿开始计时的数据写入到毫秒寄存器当中，至此完成了主机至从机校时的全部过程。
参考图3，本发明一实施例所述的卫星内部设备校时方法的示意图，标号31所示为星务主机所发出的信号波形，星务主机需要保证在UTC整秒时刻打出CAN总线第一个波型信号，同时发出CAN总线的时间码信息。标号32所示为从机设备的动作，从机设备首先需要在总线的空闲时刻，检测出CAN总线的第一个边沿；当锁定第一个边沿后以此时间为基准进行计时，同时从机设备开始接收星务主机的时间码信息；当全部接收无误后，将秒时间写入到秒时间寄存器中，将从边沿开始计时的数据写入到毫秒寄存器当中，从机继续计时，至此完成了主机至从机校时的全部过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种卫星内部设备校时方法，其特征在于，包括，
（1）星务主机将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步，并利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线的信号波形；
（2）各从机设备通过总线接收校时信息，锁定检测到校时信息的第一帧脉冲信号的时间，并以所述时间为基准进行计时；
（3）当从机设备完成校时信息接收后，将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。
2.根据权利要求1所述的卫星内部设备校时方法，其特征在于，所述总线为CAN总线。
3.根据权利要求2所述的卫星内部设备校时方法，其特征在于，所述星务主机在UTC整秒时刻发出CAN总线第一个波型信号，同时发出CAN总线的时间码信息，开始校时。
4.根据权利要求3所述的卫星内部设备校时方法，其特征在于， 所述从机设备在CAN总线空闲时刻，锁定检测到CAN总线的第一个波型信号的时间，并以所述时间为基准进行计时，同时从机设备开始接收所述时间码信息。
5.一种卫星内部设备校时系统，其特征在于，包括设置在星务主机内的同步单元和校时信息发送单元，以及设置在各从机设备中的检测单元、计时单元以及处理单元；
所述同步单元用于将总线的第一帧脉冲信号与UTC整秒时刻同步；
所述校时信息发送单元与所述同步单元相连，用于利用UTC整秒时刻触发发送校时信息，其中所述校时信息包含总线的信号波形；
所述检测单元与所述校时信息发送单元相连，用于通过总线接收校时信息，检测校时信息的第一帧脉冲信号，并锁定检测到所述第一帧脉冲信号的时间；
所述计时单元与所述检测单元相连，用于以所述检测单元锁定的时间为基准进行计时；
所述处理单元与所述计时单元相连，用于将校时信息的秒值写入秒时间寄存器中，同时将计时的值写入毫秒寄存器中，完成星务主机到从机设备的校时。
6.根据权利要求5所述的卫星内部设备校时系统，其特征在于，所述总线为CAN总线。
7.根据权利要求6所述的卫星内部设备校时系统，其特征在于，在UTC整秒时刻，所述同步单元发出CAN总线第一个波型信号，同时所述校时信息发送单元发出CAN总线的时间码信息，开始校时。
8.根据权利要求7所述的卫星内部设备校时系统，其特征在于，所述检测单元在CAN总线空闲时刻，检测CAN总线的第一个波型信号，并锁定检测到所述第一个波型信号的时间；所述计时单元以所述时间为基准进行计时，同时各从机设备接收所述时间码信息。
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