CN105890591B - 一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，记录星载计算机发出秒脉冲信号的时间T_AOCC和已发出的秒脉冲个数SYNC_AOCC，从星敏感器读取姿态四元素和四元素对应的秒脉冲个数syncCnt，以及距离最近一个秒脉冲的时间间隔datation，根据时间间隔datation确定脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性及计算脉冲个数差ΔSYNC，根据秒脉冲信号的时间T_AOCC、秒脉冲的时间间隔datation和脉冲个数差ΔSYNC计算得到星敏感器曝光时刻对应的星载计算机时间T_ST。本发明计算方法简单，计算灵活，可应用于卫星正常工作时期高精度的姿态确定，为姿态确定提供高精度的姿态时间基准。

Description

一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法
技术领域
本发明涉及卫星姿态确定技术领域，尤其涉及一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法。
背景技术
现在卫星的姿态确定精度要求越来越高，相应的各项影响姿态确定的因素都需要进行优化并使得误差最小化，其中一项影响姿态确定精度的因素就是姿态时间基准的确定。
最早国内的星敏感器都采用通过通讯接口发送时间的方法进行校时，该方法应用简单，但带来的星敏感器时钟与星载计算机之间的时钟存在不确定性偏差，也即星敏感器提供的四元素和对应的曝光时刻与真实时刻存在偏差，从而影响姿态确定的精度。目前国内外的高精度星敏感器都采用了发送脉冲信号进行校时的方式来提高时间基准的一致性，该方法需要星载计算机从硬件和软件设计方面采取一定的措施才能计算得到四元素对应的高精度星敏感器曝光时刻，由于星敏感器任意时间启动，其开机与星载星载计算机不同步，则星载计算机发出的脉冲个数与星敏感器记录不一致，另外由于星敏感器输出数据的延迟性，星敏感器输出的脉冲数有可能对应到星载计算机发出的上一个脉冲，如果不采取措施计算的到的曝光时刻会有1s之差。
发明内容
本发明提供一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，计算方法简单，计算灵活，可应用于卫星正常工作时期高精度的姿态确定，为姿态确定提供高精度的姿态时间基准。
为了达到上述，本发明提供一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，包含以下步骤：
步骤S1、星载计算机每秒给星敏感器发出一个秒脉冲信号，并同时锁存该时刻对应的计算机时间T_AOCC，记录已发出的秒脉冲个数SYNC_AOCC；
步骤S2、星载计算机每个控制周期从星敏感器读取姿态四元素和四元素对应的秒脉冲个数syncCnt，以及距离最近一个秒脉冲的时间间隔datation，根据时间间隔datation确定脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性及计算脉冲个数差ΔSYNC；
若datation≤ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag有效，即设置ΔSYNC_flag＝1，并计算脉冲个数差ΔSYNC；
ΔSYNC＝-SYNC_AOCC+syncCnt(1)；
步骤S3、计算星敏感器曝光时刻对应的星载计算机时间T_ST，用于卫星姿态计算的时间基准；
当ΔSYNC_flag＝1时进行如下计算：
T_ST＝T_AOCC+datation-(SYNC_AOCC-syncCnt)-ΔSYNC(2)。
若datation>ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag无效，即设置ΔSYNC_flag＝0，不做任何处理。
只要星敏感器不重启，则脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性一旦建立将一直有效。
当ΔSYNC_flag＝0时该数据无效，不进行曝光时刻计算。
本发明采取了硬件脉冲校时相应软件处理解算的方法，解决了星敏感器与星载计算机脉冲数不同步问题，解决了星敏感器数据输出延时而带来的记录脉冲数有可能是星载计算机发出的上一个脉冲的问题，解决了传统通信接口校时带来的输出曝光时刻与真实时刻的偏差问题，取得了利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻应用于高精度卫星姿态确定的有益效果。
具体实施方式
以下具体说明本发明的较佳实施例。
本发明提供一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，包含以下步骤：
步骤S1、星载计算机每秒给星敏感器发出一个秒脉冲信号，并同时锁存该时刻对应的计算机时间T_AOCC，记录已发出的秒脉冲个数SYNC_AOCC；
步骤S2、星载计算机每个控制周期从星敏感器读取姿态四元素和四元素对应的秒脉冲个数syncCnt，以及距离最近一个秒脉冲的时间间隔datation，根据时间间隔datation确定脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性及计算脉冲个数差ΔSYNC；
由于星敏感器的开机与星载计算机不同步，则星载计算机发出的脉冲个数与星敏感器记录不一致，但两者开机后的脉冲个数差是不变的，为此需要计算该脉冲个数差ΔSYNC；
根据星敏感器数据更新的频次及星载计算机读取的频次，可以分析得到若输出的时间间隔datation小于秒脉冲的时间间隔ΔT，则星敏感器曝光时刻对应的秒脉冲是肯定对应到星载计算机最新发出的秒脉冲，反之则有可能对应到星载计算机上一次发出的秒脉冲，因此：
若datation≤ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag有效，即设置ΔSYNC_flag＝1，并计算脉冲个数差ΔSYNC；
ΔSYNC＝-SYNC_AOCC+syncCnt(1)；
若datation>ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag无效，即设置ΔSYNC_flag＝0，不做任何处理；
脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性一旦建立以后只要星敏感器不重启则一直可用，根据星载计算机和星敏感器的通讯周期，则1s内就能建立该数据的有效性，即1s后ΔSYNC_flag将一直有效；
步骤S3、计算星敏感器曝光时刻对应的星载计算机时间T_ST，用于卫星姿态计算的时间基准；
当ΔSYNC_flag＝0时该数据无效，不进行曝光时刻计算；
当ΔSYNC_flag＝1时进行如下计算：
T_ST＝T_AOCC+datation-(SYNC_AOCC-syncCnt)-ΔSYNC(2)。
根据该公式(2)即使星敏感器输出的脉冲数有可能对应到星载计算机发出的上一个脉冲，该公式中也会将这一个脉冲偏差弥补去掉，而且脉冲差标志ΔSYNC_flag一直进行有效性判断，如果星敏感器加断电或切换则重新在1s内建立起状态，后续正常计算。
从上述计算方法看出，应用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的运算量很小，星载计算机很容易实现，而且星敏感器可以在任意时间开启，不需与星载计算机同步，脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性一旦建立以后则一直可用，计算得到的曝光时刻完全对应到星载计算机的时间，为高精度姿态确定奠定了高精度时间基准。
本发明采取了硬件脉冲校时相应软件处理解算的方法，解决了星敏感器与星载计算机脉冲数不同步问题，解决了星敏感器数据输出延时而带来的记录脉冲数有可能是星载计算机发出的上一个脉冲的问题，解决了传统通信接口校时带来的输出曝光时刻与真实时刻的偏差问题，取得了利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻应用于高精度卫星姿态确定的有益效果。本发明计算方法简单，计算灵活，可应用于卫星正常工作时期高精度的姿态确定，为姿态确定提供高精度的姿态时间基准。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、星载计算机每秒给星敏感器发出一个秒脉冲信号，并同时锁存该时刻对应的计算机时间T_AOCC，记录已发出的秒脉冲个数SYNC_AOCC；
步骤S2、星载计算机每个控制周期从星敏感器读取姿态四元素和四元素对应的秒脉冲个数syncCnt，以及距离最近一个秒脉冲的时间间隔datation，根据时间间隔datation确定脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性及计算脉冲个数差ΔSYNC；
若datation≤ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag有效，即设置ΔSYNC_flag＝1，并计算脉冲个数差ΔSYNC，其中，ΔT为保证星敏感器曝光时刻对应的秒脉冲是肯定对应到星载计算机最新发出的秒脉冲的时间间隔；
ΔSYNC＝-SYNC_AOCC+syncCnt；
步骤S3、计算星敏感器曝光时刻对应的星载计算机时间T_ST，用于卫星姿态计算的时间基准；
当ΔSYNC_flag＝1时进行如下计算：
T_ST＝T_AOCC+datation-(SYNC_AOCC-syncCnt)-ΔSYNC。
2.如权利要求1所述的利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，其特征在于，若datation>ΔT，则设置脉冲差标志ΔSYNC_flag无效，即设置ΔSYNC_flag＝0，不做任何处理。
3.如权利要求2所述的利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，其特征在于，只要星敏感器不重启，则脉冲差标志ΔSYNC_flag的有效性一旦建立将一直有效。
4.如权利要求2所述的利用秒脉冲信号计算高精度星敏感器曝光时刻的方法，其特征在于，当ΔSYNC_flag＝0时认为该次秒脉冲个数syncCnt无效，不进行曝光时刻计算。
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