一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法
【專利摘要】一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，記錄星載計算機發(fā)出秒脈沖信號的時間T_AOCC和已發(fā)出的秒脈沖個數(shù)SYNC_AOCC，從星敏感器讀取姿態(tài)四元素和四元素對應(yīng)的秒脈沖個數(shù)syncCnt，以及距離最近一個秒脈沖的時間間隔datation，根據(jù)時間間隔datation確定脈沖差標(biāo)志ΔSYNC_flag的有效性及計算脈沖個數(shù)差ΔSYNC，根據(jù)秒脈沖信號的時間T_AOCC、秒脈沖的時間間隔datation和脈沖個數(shù)差ΔSYNC計算得到星敏感器曝光時刻對應(yīng)的星載計算機時間T_ST。本發(fā)明計算方法簡單，計算靈活，可應(yīng)用于衛(wèi)星正常工作時期高精度的姿態(tài)確定，為姿態(tài)確定提供高精度的姿態(tài)時間基準(zhǔn)。
【專利說明】
一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星姿態(tài)確定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在衛(wèi)星的姿態(tài)確定精度要求越來越高，相應(yīng)的各項影響姿態(tài)確定的因素都需要進行優(yōu)化并使得誤差最小化，其中一項影響姿態(tài)確定精度的因素就是姿態(tài)時間基準(zhǔn)的確定。
[0003]最早國內(nèi)的星敏感器都采用通過通訊接口發(fā)送時間的方法進行校時，該方法應(yīng)用簡單，但帶來的星敏感器時鐘與星載計算機之間的時鐘存在不確定性偏差，也即星敏感器提供的四元素和對應(yīng)的曝光時刻與真實時刻存在偏差，從而影響姿態(tài)確定的精度。目前國內(nèi)外的高精度星敏感器都采用了發(fā)送脈沖信號進行校時的方式來提高時間基準(zhǔn)的一致性，該方法需要星載計算機從硬件和軟件設(shè)計方面采取一定的措施才能計算得到四元素對應(yīng)的高精度星敏感器曝光時刻，由于星敏感器任意時間啟動，其開機與星載星載計算機不同步，則星載計算機發(fā)出的脈沖個數(shù)與星敏感器記錄不一致，另外由于星敏感器輸出數(shù)據(jù)的延遲性，星敏感器輸出的脈沖數(shù)有可能對應(yīng)到星載計算機發(fā)出的上一個脈沖，如果不采取措施計算的到的曝光時刻會有Is之差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，計算方法簡單，計算靈活，可應(yīng)用于衛(wèi)星正常工作時期高精度的姿態(tài)確定，為姿態(tài)確定提供高精度的姿態(tài)時間基準(zhǔn)。
[0005]為了達(dá)到上述，本發(fā)明提供一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，包含以下步驟:
[0006]步驟S1、星載計算機每秒給星敏感器發(fā)出一個秒脈沖信號，并同時鎖存該時刻對應(yīng)的計算機時間T_A0CC，記錄已發(fā)出的秒脈沖個數(shù)SYNC_A0CC ；
[0007]步驟S2、星載計算機每個控制周期從星敏感器讀取姿態(tài)四元素和四元素對應(yīng)的秒脈沖個數(shù)syncCnt，以及距離最近一個秒脈沖的時間間隔datat1n，根據(jù)時間間隔datat1n確定脈沖差標(biāo)志A SYNC_flag的有效性及計算脈沖個數(shù)差△ SYNC;
[0008]若datat1n彡Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_f lag有效，即設(shè)置Δ SYNC_flag=l，并計算脈沖個數(shù)差A(yù) SYNC;
[0009]ΔSYNC = -SYNC_AOCC+syncCnt(I)；
[0010]步驟S3、計算星敏感器曝光時刻對應(yīng)的星載計算機時間T_ST，用于衛(wèi)星姿態(tài)計算的時間基準(zhǔn)；
[0011 ] 當(dāng)Δ SYNC_flag = l時進行如下計算:
[0012]T_ST = T_A0CC+datat 1n-(SYNC_AOCC-syncCnt)-Δ SYNC(2) ο
[0013]若datat1n〉Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_f lag無效，即設(shè)置Δ SYNC_flag = 0，不做任何處理。
[0014]只要星敏感器不重啟，則脈沖差標(biāo)志ΔSYNC_flag的有效性一旦建立將一直有效。
[0015]當(dāng)ΔSYNC_flag = 0時該數(shù)據(jù)無效，不進行曝光時刻計算。
[0016]本發(fā)明采取了硬件脈沖校時相應(yīng)軟件處理解算的方法，解決了星敏感器與星載計算機脈沖數(shù)不同步問題，解決了星敏感器數(shù)據(jù)輸出延時而帶來的記錄脈沖數(shù)有可能是星載計算機發(fā)出的上一個脈沖的問題，解決了傳統(tǒng)通信接口校時帶來的輸出曝光時刻與真實時刻的偏差問題，取得了利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻應(yīng)用于高精度衛(wèi)星姿態(tài)確定的有益效果。
【具體實施方式】
[0017]以下具體說明本發(fā)明的較佳實施例。
[0018]本發(fā)明提供一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，包含以下步驟:
[0019]步驟S1、星載計算機每秒給星敏感器發(fā)出一個秒脈沖信號，并同時鎖存該時刻對應(yīng)的計算機時間T_A0CC，記錄已發(fā)出的秒脈沖個數(shù)SYNC_A0CC ；
[0020]步驟S2、星載計算機每個控制周期從星敏感器讀取姿態(tài)四元素和四元素對應(yīng)的秒脈沖個數(shù)syncCnt，以及距離最近一個秒脈沖的時間間隔datat1n，根據(jù)時間間隔datat1n確定脈沖差標(biāo)志A SYNC_flag的有效性及計算脈沖個數(shù)差△ SYNC;
[0021]由于星敏感器的開機與星載計算機不同步，則星載計算機發(fā)出的脈沖個數(shù)與星敏感器記錄不一致，但兩者開機后的脈沖個數(shù)差是不變的，為此需要計算該脈沖個數(shù)差A(yù)SYNC；
[0022]根據(jù)星敏感器數(shù)據(jù)更新的頻次及星載計算機讀取的頻次，可以分析得到若輸出的時間間隔datat1n小于秒脈沖的時間間隔△ T，則星敏感器曝光時刻對應(yīng)的秒脈沖是肯定對應(yīng)到星載計算機最新發(fā)出的秒脈沖，反之則有可能對應(yīng)到星載計算機上一次發(fā)出的秒脈沖，因此:
[0023]若datat1n彡Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_f lag有效，即設(shè)置Δ SYNC_flag=l，并計算脈沖個數(shù)差A(yù) SYNC;
[0024]ΔSYNC = -SYNC_A0CC+syncCnt(I)；
[0025]若datat1n〉Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_f lag無效，即設(shè)置Δ SYNC_f Iag = O，不做任何處理；
[0026]脈沖差標(biāo)志ASYNC_flag的有效性一旦建立以后只要星敏感器不重啟則一直可用，根據(jù)星載計算機和星敏感器的通訊周期，則Is內(nèi)就能建立該數(shù)據(jù)的有效性，即Is后ASYNC_flag將一直有效；
[0027]步驟S3、計算星敏感器曝光時刻對應(yīng)的星載計算機時間T_ST，用于衛(wèi)星姿態(tài)計算的時間基準(zhǔn)；
[0028]當(dāng)ΔSYNC_flag = 0時該數(shù)據(jù)無效，不進行曝光時刻計算；
[0029]當(dāng)Δ SYNC_flag = l時進行如下計算:
[0030]T_ST = T_A0CC+datat 1n-(SYNC_A0CC-syncCnt)-Δ SYNC(2) ο
[0031]根據(jù)該公式(2)即使星敏感器輸出的脈沖數(shù)有可能對應(yīng)到星載計算機發(fā)出的上一個脈沖，該公式中也會將這一個脈沖偏差彌補去掉，而且脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_flag—直進行有效性判斷，如果星敏感器加斷電或切換則重新在Is內(nèi)建立起狀態(tài)，后續(xù)正常計算。
[0032]從上述計算方法看出，應(yīng)用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的運算量很小，星載計算機很容易實現(xiàn)，而且星敏感器可以在任意時間開啟，不需與星載計算機同步，脈沖差標(biāo)志A SYNC_f lag的有效性一旦建立以后則一直可用，計算得到的曝光時刻完全對應(yīng)到星載計算機的時間，為高精度姿態(tài)確定奠定了高精度時間基準(zhǔn)。
[0033]本發(fā)明采取了硬件脈沖校時相應(yīng)軟件處理解算的方法，解決了星敏感器與星載計算機脈沖數(shù)不同步問題，解決了星敏感器數(shù)據(jù)輸出延時而帶來的記錄脈沖數(shù)有可能是星載計算機發(fā)出的上一個脈沖的問題，解決了傳統(tǒng)通信接口校時帶來的輸出曝光時刻與真實時刻的偏差問題，取得了利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻應(yīng)用于高精度衛(wèi)星姿態(tài)確定的有益效果。本發(fā)明計算方法簡單，計算靈活，可應(yīng)用于衛(wèi)星正常工作時期高精度的姿態(tài)確定，為姿態(tài)確定提供高精度的姿態(tài)時間基準(zhǔn)。
[0034]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟S1、星載計算機每秒給星敏感器發(fā)出一個秒脈沖信號，并同時鎖存該時刻對應(yīng)的計算機時間T_AOCC，記錄已發(fā)出的秒脈沖個數(shù)SYNC_AOCC ； 步驟S2、星載計算機每個控制周期從星敏感器讀取姿態(tài)四元素和四元素對應(yīng)的秒脈沖個數(shù)syncCnt，以及距離最近一個秒脈沖的時間間隔datat1n，根據(jù)時間間隔datat1n確定脈沖差標(biāo)志△ SYNC_flag的有效性及計算脈沖個數(shù)差△ SYNC; 若datat1n彡Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_flag有效，即設(shè)置Δ SYNC_flag= I，并計算脈沖個數(shù)差Δ SYNC； Δ SYNC = -SYNC_AOCC+syncCnt(I)； 步驟S3、計算星敏感器曝光時刻對應(yīng)的星載計算機時間T_ST，用于衛(wèi)星姿態(tài)計算的時間基準(zhǔn)； 當(dāng)Δ SYNC_flag=l時進行如下計算: T_ST=T_AOCC+datat1n-(SYNC_AOCC_syncCnt)-Δ SYNC(2)02.如權(quán)利要求1所述的利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，其特征在于，若datat1n〉Δ T，則設(shè)置脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_f lag無效，即設(shè)置Δ SYNC_f Iag = O，不做任何處理。3.如權(quán)利要求2所述的利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，其特征在于，只要星敏感器不重啟，則脈沖差標(biāo)志Δ SYNC_flag的有效性一旦建立將一直有效。4.如權(quán)利要求2所述的利用秒脈沖信號計算高精度星敏感器曝光時刻的方法，其特征在于，當(dāng)△ SYNC_flag = 0時該數(shù)據(jù)無效，不進行曝光時刻計算。
【文檔編號】G01C21/20GK105890591SQ201610452815
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】王文妍, 陽光, 鐘超, 林榮峰, 裴甲瑞
【申請人】上海航天控制技術(shù)研究所