CN114488770A - 一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器时间同步技术领域，尤其涉及一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统。其技术方案包括：所述控制系统包括飞行器中用于获取卫星UTC时间的飞行器内部信息获取设备以及用于获取UTC授时卫星传输信息的信息综合融合计算设备；还包括控制执行设备以及飞行器信息检测设备；所述飞行器内部信息获取设备获取的卫星UTC时间同步至信息综合融合计算设备、控制执行设备以及飞行器信息检测设备。本发明采用卫星UTC时间校验的方式对飞行器上同源时间信息的准确性与正确性进行校验，同时当主时钟出现问题或时间信息出现问题时，飞行器其他设备可迅速切换至自身时钟继续计时，提高了飞行器计时系统的容错度与可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器时间同步技术领域，尤其涉及一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统。
背景技术
在飞行器飞行过程中，传统时间计时方式为，各设备在上电之后根据设备内晶振完成计时。该种方法由于各电气设备上电时间存在差异，且各设备晶振精度存在差异即弹上采用异源计时方案，无法完成全系统精准对时。尤其对有较高控制精度要求的系统，当姿态信息数据与时间对准精度不高时，会对控制裕度及控制精度造成较大影响。
解决方式可使飞行器采取同源计时的方式，即飞行器上设备均采信同一计时系统完成时间同步及计时。但该方案存在当该计时系统或计时信息传输出现即使轻微故障时，会对飞行器上所有设备计时造成严重影响，系统容错及健壮性不足。
本发明针对上述问题提出了一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种时间校验及系统容错方案，可有效对同源时钟的计时正确性进行校验以保证同源时钟的正确性，当同源时钟出现错误时，系统各设备仍可通过切换回设备自身计时系统，保全飞行器上计时系统的功能性的实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统。
本发明的技术方案：一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，所述控制系统包括飞行器中用于获取卫星UTC时间的飞行器内部信息获取设备以及用于获取UTC授时卫星传输信息的信息综合融合计算设备；
还包括控制执行设备以及飞行器信息检测设备；
所述飞行器内部信息获取设备获取的卫星UTC时间同步至信息综合融合计算设备、控制执行设备以及飞行器信息检测设备；
所述飞行器内部信息获取设备通过获取的UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
所述校验包括：
获取飞行器的主计时时间系统与卫星UTC时间的时间对准信息是否存在严重偏差；判断所述时间对准信息是否在容差范围内；
时间对准信息若在容差范围内则采用飞行器的主计时时间系统；反之，则利用飞行器的自身设备时的钟计时系统计时。
优选的，所述严重偏差定义为在卫星UTC时间有效时，根据飞行器的主时钟晶振精度在高低温环境下造成的最大时间偏差的1.5倍。
优选的，还包括对UTC授时卫星传输的信息容错测试部分；
所述容错测试部分包括：
对飞行器的主计时时间系统的时间同步信息与飞行器内部信息获取设备、信息综合融合计算设备、飞行器信息检测设备以及控制执行设备自身的时钟计时系统计时；
当比较结果存在异常偏差时，上述设备则切换至自身时钟计时系统进行计时。
优选的，所述UTC授时卫星传输的信息包括但不限于UTC时标。
优选的，所述异常偏差在未收到主计时时间同步信息时定义公式为T1＞(M1+M2)*1.2；
其中，T1为飞行器的自身时钟计时系统在等待飞行器主计时系统同步信息，M1表示主时钟晶振精度，M2表示自身设备晶振精度；
所述异常偏差在收到主计时时间同步信息时定义公式为T2＜T3/2；
其中，T2为收到主计时时间系统发布的时间同步信息间隔，T3为预期时间同步间隔。
优选的，所述飞行器信息检测设备为遥测设备。
一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制方法，包括飞行器时间校验方法，所述飞行器时间校验方法包括如下步骤：
飞行器内部信息获取设备通过获取的卫星UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
当卫导信息连续有效时，对UTC天秒计时与飞行器主计时系统时间进行比较校验；
对比飞行器主计时系统精度及UTC天秒时间精度，当两个时间对准在容差范围内时则采信主计时系统时间；
当主计时系统计时与UTC天秒时间出现严重偏差时，则认为主时钟出现故障，各设备可切换至各设备自身时钟计时系统进行计时。
优选的，所述控制方法还包括计时传输系统出现问题时的容错处理方法，所述计时传输系统出现问题时的容错处理方法包括如下步骤：
当计时信息传输系统出现问题时，设备需要比对主计时系统晶振精度与各设备计时精度偏差，对主计时设备时间同步信息与设备自身计时系统进行比较；
当主计时系统时间同步信息与设备自身计时系统存在异常偏差时，则判定计时传输系统存在问题；
各设备切换至自身计时系统进行计时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
(1)：本发明通过对多个异源信息时间的基准时间选择解决信息时间对齐的方式。
(2)：本发明通过将异源计时系统更改为同源计时系统的方式统一了飞行器数据与计时的一致性，提高了飞行器控制精度。
(3)：本发明采用卫星UTC时间校验的方式对飞行器上同源时间信息的准确性与正确性进行校验，同时当主时钟出现问题或时间信息出现问题时，飞行器其他设备可迅速切换至自身时钟继续计时，提高了飞行器计时系统的容错度与可靠性。
附图说明
图1给出了本发明一种实施例的系统原理框图；
图2为本发明实施例一计时系统校验流程图；
图3为本发明实施例二中飞行器时间校验方法的流程示意图；
图4为本发明实施例二中容错处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例一
如图1所示，本发明提出的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，所述控制系统包括飞行器中用于获取卫星UTC时间的飞行器内部信息获取设备以及用于获取UTC授时卫星传输信息的信息综合融合计算设备；卫星UTC时间为世界统一时间；
还包括控制执行设备以及飞行器信息检测设备；上述设备均具有自身的计时系统；
飞行器信息检测设备为遥测设备；用以实现对空中飞行器的某些参数(包括时间、温度)进行远距离检测；
飞行器内部信息获取设备获取的卫星UTC时间同步至信息综合融合计算设备、控制执行设备以及飞行器信息检测设备；利用获取的UTC时间信息同步至飞行器的各个设备，其目的是在无偏差的情况下，飞行器的各个设备统一采用飞行器的主计时时间系统；
结合图2所示：飞行器内部信息获取设备通过获取的UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
校验包括：
获取飞行器的主计时时间系统与卫星UTC时间的时间对准信息是否存在严重偏差；判断时间对准信息是否在容差范围内；
严重偏差定义为在卫星UTC时间有效时，根据飞行器的主时钟晶振精度在高低温环境下造成的最大时间偏差的1.5倍。
时间对准信息若在容差范围内则采用飞行器的主计时时间系统；反之，则利用飞行器的自身设备时的钟计时系统计时。
校验的具体过程如下：首先，获取UTC天秒时间(即UTC时间，下述中的UTC天秒时间与UTC时间同义)并判断获取的UTC天秒时间是否有效；若无效则重新获取；若有效则获取与上一拍有效UTC时间间隔；然后对主计时时间间隔与有效UTC时间间隔进行比对校验；判断主计时系统状态；
若主计时系统状态不正常则停止向各设备分发时钟同步信息，不正常的状态即如上述的存在严重偏差；若主计时系统状态正常，则继续向各设备分发时钟同步信息；并形成循环，不断判断获取的UTC天秒时间是否有效以及判断主计时系统状态；实时对飞行器的主计时时间系统的进行校验。
本发明解决飞行器上多个异源信息源的时间基准对齐问题，通过统一飞行器上异源信息时标计时的方式，解决了传统飞行器各信息独立计时造成的时间对准精度不高、信息时标不对齐造成的信息处理时延及系统信息精度偏差较大的问题，通过对同源时间信息校验的方式，解决了同源时间信息正确性的全程实时校验。
UTC授时卫星传输的信息包括但不限于UTC时标，UTC时标表示UTC的时间标记；
还包括对UTC授时卫星传输的信息容错测试部分；
容错测试部分包括：
对飞行器的主计时时间系统的时间同步信息与飞行器内部信息获取设备、信息综合融合计算设备、飞行器信息检测设备以及控制执行设备自身的时钟计时系统计时；
当比较结果存在异常偏差时，上述设备则切换至自身时钟计时系统进行计时。
需要说明的是，所述异常偏差在未收到主计时时间同步信息时定义公式为T1＞(M1+M2)*1.2；
其中，T1为飞行器的自身时钟计时系统在等待飞行器主计时系统同步信息，M1表示主时钟晶振精度，M2表示自身设备晶振精度；
所述异常偏差在收到主计时时间同步信息时定义公式为T2＜T3/2；
其中，T2为收到主计时时间系统发布的时间同步信息间隔，T3为预期时间同步间隔。
需要说明的是，通常数字系统利用片外石英晶体振荡器来得到时钟源信号，石英晶振拥有优越的电压和温度特性，能够稳定地工作。
当主计时通道出现问题或计时信息传输通道出现问题时，飞行器各计时设备可通过切换自身计时系统的方式使飞行器计时系统不会出现功能丧失。
实施例二
如图2所示，基于实施例一，本发明还提出的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制方法，包括飞行器时间校验方法，飞行器时间校验方法包括如下步骤：
S101：飞行器内部信息获取设备通过获取的卫星UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
S102：当卫导信息连续有效时，对UTC天秒计时与飞行器主计时系统时间进行比较校验；
S103：对比飞行器主计时系统精度及UTC天秒时间精度，当两个时间对准在容差范围内时则采信主计时系统时间；
S104：当主计时系统计时与UTC天秒时间出现严重偏差时，则认为主时钟出现故障，各设备可切换至各设备自身时钟计时系统进行计时。
需要说明的是，主计时系统计时与UTC天秒时间出现严重偏差的定义与实施例一中相同；
如图4所示，所述控制方法还包括计时传输系统出现问题时的容错处理方法，计时传输系统出现问题时的容错处理方法包括如下步骤：
S201:当计时信息传输系统出现问题时，设备需要比对主计时系统晶振精度与各设备计时精度偏差，对主计时设备时间同步信息与设备自身计时系统进行比较；
S202:当主计时系统时间同步信息与设备自身计时系统存在异常偏差时，则判定计时传输系统存在问题；
S203:各设备切换至自身计时系统进行计时。
需要说明的是，主比对主计时系统晶振精度与各设备计时精度偏差的定义与实施例一中相同。
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。
Claims (8)
1.一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于：所述控制系统包括飞行器中用于获取卫星UTC时间的飞行器内部信息获取设备以及用于获取UTC授时卫星传输信息的信息综合融合计算设备；
还包括控制执行设备以及飞行器信息检测设备；
所述飞行器内部信息获取设备获取的卫星UTC时间同步至信息综合融合计算设备、控制执行设备以及飞行器信息检测设备；
所述飞行器内部信息获取设备通过获取的UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
所述校验包括：
获取飞行器的主计时时间系统与卫星UTC时间的时间对准信息是否存在严重偏差；判断所述时间对准信息是否在容差范围内；
时间对准信息若在容差范围内则采用飞行器的主计时时间系统；反之，则利用飞行器的自身设备时的钟计时系统计时。
2.根据权利要求1所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于，所述严重偏差定义为在卫星UTC时间有效时，根据飞行器的主时钟晶振精度在高低温环境下造成的最大时间偏差的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于，还包括对UTC授时卫星传输的信息容错测试部分；
所述容错测试部分包括：
对飞行器的主计时时间系统的时间同步信息与飞行器内部信息获取设备、信息综合融合计算设备、飞行器信息检测设备以及控制执行设备自身的时钟计时系统计时；
当比较结果存在异常偏差时，上述设备则切换至自身时钟计时系统进行计时。
4.根据权利要求3所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于，所述UTC授时卫星传输的信息包括但不限于UTC时标。
5.根据权利要求3所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于，所述异常偏差在未收到主计时时间同步信息时定义公式为T1＞(M1+M2)*1.2；
其中，T1为飞行器的自身时钟计时系统在等待飞行器主计时系统同步信息，M1表示主时钟晶振精度，M2表示自身设备晶振精度；
所述异常偏差在收到主计时时间同步信息时定义公式为T2＜T3/2；
其中，T2为收到主计时时间系统发布的时间同步信息间隔，T3为预期时间同步间隔。
6.根据权利要求1或3所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统，其特征在于，所述飞行器信息检测设备为遥测设备。
7.一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制方法，其特征在于，包括飞行器时间校验方法，所述飞行器时间校验方法包括如下步骤：
飞行器内部信息获取设备通过获取的卫星UTC时间对飞行器的主计时时间系统进行校验；
当卫导信息连续有效时，对UTC天秒计时与飞行器主计时系统时间进行比较校验；
对比飞行器主计时系统精度及UTC天秒时间精度，当两个时间对准在容差范围内时则采信主计时系统时间；
当主计时系统计时与UTC天秒时间出现严重偏差时，则认为主时钟出现故障，各设备可切换至各设备自身时钟计时系统进行计时。
8.根据权利要求7所述的一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括计时传输系统出现问题时的容错处理方法，所述计时传输系统出现问题时的容错处理方法包括如下步骤：
当计时信息传输系统出现问题时，设备需要比对主计时系统晶振精度与各设备计时精度偏差，对主计时设备时间同步信息与设备自身计时系统进行比较；
当主计时系统时间同步信息与设备自身计时系统存在异常偏差时，则判定计时传输系统存在问题；
各设备切换至自身计时系统进行计时。
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