CN107329394B - 高精度星地时差测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高精度星地时差测量方法，其包括以下步骤：步骤一，地面测试设备初始化，确认正常接收卫星遥测数据；步骤二，卫星组帧电路给应答机发送遥测信息，遥测帧帧头的第一个bit设置中断脉冲，计算机响应该中断，锁存当前时刻，此时刻即卫星绝对时间T1。同时，将该中断脉冲送到示波器的第一通道，作为第一对时脉冲使用等，本发明使测试过程中各环节的整体误差大大降低，远小于星地时差测试指标要求，达到高精度测量的准确性要求，为图像定位配准提供高准确的星地时差测量值。

Description

高精度星地时差测量方法
技术领域
本发明涉及一种时差测量方法，具体地，涉及一种高精度星地时差测量方法。
背景技术
为了评估卫星在地面测试环境下星地校时方案的有效性和准确性，验证星上中心管理计算机及各单机之间的时间同步设计方案，测量卫星绝对时间与地面绝对时间的时差指标是否满足设计指标，需要在卫星地面测试阶段进行星地时差的精确测量。在以往的卫星地面测试中，由于星地时统要求的指标并不苛刻，星地时差的测量仅做定性或较粗略的测试，随着对卫星设计指标及卫星在轨运行质量的要求越来越高，对星地时差的高精度测量需求日趋迫切，卫星星地时差直接关系到星上数据及地面数据处理的时效性和有效性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度星地时差测量方法，其使测试过程中各环节的整体误差大大降低，远小于星地时差测试指标要求，达到高精度测量的准确性要求，为图像定位配准提供高准确的星地时差测量值。
根据本发明的一个方面，提供一种高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述高精度星地时差测量方法包括以下步骤：
步骤一，地面测试设备初始化，确认正常接收卫星遥测数据；
步骤二，卫星组帧电路给应答机发送遥测信息，遥测帧帧头的第一个bit设置中断脉冲，计算机响应该中断，锁存当前时刻，此时刻即卫星绝对时间T1；同时，将该中断脉冲送到示波器的第一通道，作为第一对时脉冲使用；
步骤三，地面测控基带设备接收到遥测帧，解调并完成帧同步，记录当前时刻，此时刻即地面绝对时间T2；同时，地面测控基带设备将遥测帧帧头第一个bit到达的脉冲送到示波器的第二通道，作为第二对时脉冲使用；
步骤四，示波器测量第一通道和第二通道的跳变沿时间间隔，即可观察出卫星组帧电路到地面遥测基带设备的链路时延Δt0；
步骤五，按照公式ΔT＝T2-T1-Δt0，求得星地时差；
步骤六，测控中心管理设备通过网络实时接收测控综合基带设备传输的打有地面时标的遥测数据流，实时显示ΔT星地时差。
优选地，所述卫星、地面测试设备、地面测控基带设备均采用GPS授时方式，卫星通过GPS接收机接收GPS信号，地面测试设备、地面测控基带设备通过GPS时间服务器同步GPS标准时间。
优选地，所述高精度星地时差测量方法采用地面射频设备，地面射频设备以信号源产生的10MHZ信号作为外参考时钟信号，保证所有地面射频设备时钟同步。
优选地，所述星地时差通过一个测控中心管理设备进行处理，处理的结果进行呈现和后续分析，且能兼容各型号和各方法进行通用化的处理。
优选地，所述精度星地时差测量方法采用卫星遥测组帧电路，卫星遥测组帧电路在发送帧头第一个bit数据时，送出遥测中断脉冲，然后星务计算机响应该遥测中断，锁存当前卫星绝对时间T1，最终根据遥测实施方案，将锁存的卫星绝对时间填入遥测帧的固定位置，地面遥测基带解调遥测帧成功后可提取出该卫星绝对时间T1。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：使测试过程中各环节的整体误差大大降低，远小于星地时差测试指标要求，达到高精度测量的准确性要求，为图像定位配准提供高准确的星地时差测量值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为高精度星地时差测量方法的测试流程图。
图2为高精度星地时差测量方法的星上遥测组帧及时间码填入的时序关系图。
图3为高精度星地时差测量方法的星地时差计算模型信号流图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了解决日益迫切的高精度星地时差测量需求，本发明公开一种高精度星地时差测量方法，包括：采用星地遥测帧同步脉冲辅助测量，卫星组帧电路在发送帧头第一个bit时，送出遥测中断脉冲，数管计算机响应该遥测中断，锁存当前卫星绝对时间T1，并填入遥测帧的固定位置；地面测控基带设备接收到遥测帧，解调并完成帧同步，记录当前地面绝对时间T2，同时地面测控基带设备会送出遥测帧帧头第一个bit到达的脉冲。星上对时脉冲与地面基带对时脉冲的差值为卫星组帧电路到地面设备解调出遥测时的整条星地链路时延，T2与T1的差值再减去星地链路时延可得高精度的星地时差值。
如图1所示，本发明精度星地时差测量方法包括以下步骤：
步骤一，地面测试设备初始化，确认正常接收卫星遥测数据；
步骤二，卫星组帧电路给应答机发送遥测信息，遥测帧帧头的第一个bit(量度信息的单位)设置中断脉冲，计算机响应该中断，锁存当前时刻，此时刻即卫星绝对时间T1。同时，将该中断脉冲送到示波器的第一通道，作为第一对时脉冲使用；
步骤三，地面测控基带设备接收到遥测帧，解调并完成帧同步，记录当前时刻，此时刻即地面绝对时间T2。同时，地面测控基带设备将遥测帧帧头第一个bit到达的脉冲送到示波器的第二通道，作为第二对时脉冲使用；
步骤四，示波器测量第一通道和第二通道的跳变沿时间间隔，即可观察出卫星组帧电路到地面遥测基带设备的链路时延Δt0；
步骤五，按照公式ΔT＝T2-T1-Δt0，求得星地时差；
步骤六，测控中心管理设备通过网络实时接收测控综合基带设备传输的打有地面时标的遥测数据流，实时显示ΔT星地时差。
所述卫星、地面测试设备、地面测控基带设备均采用GPS授时方式，卫星通过GPS接收机接收GPS信号，地面测试设备、地面测控基带设备通过GPS时间服务器同步GPS标准时间，大大减少了星上与地面时间基准误差。本发明地面射频设备以信号源产生的10MHZ信号作为外参考时钟信号，保证所有地面射频设备时钟同步。
本发明精度星地时差测量方法采用地面射频设备，地面射频设备以信号源产生的10MHZ信号作为外参考时钟信号，保证所有地面射频设备时钟同步。
星地时差通过一个测控中心管理设备进行处理，处理的结果进行呈现和后续分析，且能兼容各型号和各方法进行通用化的处理，方便使用。
如图2所示，本发明精度星地时差测量方法采用卫星遥测组帧电路，卫星遥测组帧电路在发送帧头第一个bit数据时，送出遥测中断脉冲，然后星务计算机响应该遥测中断，锁存当前卫星绝对时间T1，最终根据遥测实施方案，将锁存的卫星绝对时间填入遥测帧的固定位置，地面遥测基带解调遥测帧成功后可提取出该卫星绝对时间T1。
如图3所示，遥测组帧之后发送给应答机，应答机进行扩频调制、BPSK(BinaryPhase Shift Keying，二进制相移键控)调制、上变频及功放工作，然后通过无线或有线通道发送至地面测试设备，地面收到遥测信号后进行信号调理、下变频，最终传输至测控基带设备进行解调。本发明通过从组帧电路及测控基带引出对时脉冲并用示波器测量跳变沿时间间隔，推出上述卫星组帧电路到地面遥测基带设备的链路时延，大大提高星地时差测量的精度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述高精度星地时差测量方法包括以下步骤：
步骤一，地面测试设备初始化，确认正常接收卫星遥测数据；
步骤二，卫星组帧电路给应答机发送遥测信息，遥测帧帧头的第一个bit设置中断脉冲，计算机响应该中断，锁存当前时刻，此时刻即卫星绝对时间T1；同时，将该中断脉冲送到示波器的第一通道，作为第一对时脉冲使用；
步骤三，地面测控基带设备接收到遥测帧，解调并完成帧同步，记录当前时刻，此时刻即地面绝对时间T2；同时，地面测控基带设备将遥测帧帧头第一个bit到达的脉冲送到示波器的第二通道，作为第二对时脉冲使用；
步骤四，示波器测量第一通道和第二通道的跳变沿时间间隔，即可观察出卫星组帧电路到地面遥测基带设备的链路时延Δt0；
步骤五，按照公式ΔT＝T2-T1-Δt0，求得星地时差；
步骤六，测控中心管理设备通过网络实时接收测控综合基带设备传输的打有地面时标的遥测数据流，实时显示ΔT星地时差。
2.根据权利要求1所述的高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述卫星、地面测试设备、地面测控基带设备均采用GPS授时方式，卫星通过GPS接收机接收GPS信号，地面测试设备、地面测控基带设备通过GPS时间服务器同步GPS标准时间。
3.根据权利要求1所述的高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述高精度星地时差测量方法采用地面射频设备，地面射频设备以信号源产生的10MHZ信号作为外参考时钟信号，保证所有地面射频设备时钟同步。
4.根据权利要求1所述的高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述星地时差通过一个测控中心管理设备进行处理，处理的结果进行呈现和后续分析，且能兼容各型号和各方法进行通用化的处理。
5.根据权利要求1所述的高精度星地时差测量方法，其特征在于，所述高精度星地时差测量方法采用卫星遥测组帧电路，卫星遥测组帧电路在发送帧头第一个bit数据时，送出遥测中断脉冲，然后星务计算机响应该遥测中断，锁存当前卫星绝对时间T1，最终根据遥测实施方案，将锁存的卫星绝对时间填入遥测帧的固定位置，地面遥测基带解调遥测帧成功后可提取出该卫星绝对时间T1。
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