專利名稱：一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，適用于對星上時間有較高精度要求的衛(wèi)星平臺。
背景技術(shù)：
我國的星載控制計算機一般采用軟件計算本地星時和數(shù)據(jù)管理單元校時相結(jié)合的方案完成本地星上時間計算。對于本地星時，星載控制計算機通常采用定時器或者軟件進行計算。對于數(shù)據(jù)管理單元的校時，星載控制計算機通常采用硬件中斷的方式接收數(shù)管的高精度時鐘產(chǎn)生的校時信號，進而對計算出的本地星上時間進行校正。
校正的過程為首先，通過硬件中斷接收數(shù)管發(fā)出的Tl時刻的標(biāo)記信號；然后，通過數(shù)據(jù)總線接收數(shù)管發(fā)出的Tl時刻基準(zhǔn)在數(shù)管的精確時間；最后，根據(jù)上述Tl的時刻標(biāo)記和總線時間信息進行計算，校正本地產(chǎn)生的星時。
計算機的時刻標(biāo)記采用硬件中斷的方法獲得，對總線信息的讀取采用軟件計算獲得，因此，如果星載控制計算機在校時過程中被更高級中斷打斷轉(zhuǎn)而處理高級中斷操作，就可能會導(dǎo)致校時出現(xiàn)百微秒量級的偏差。
但是，傳統(tǒng)的星載控制計算機的星時計算精度僅有百微秒量級，才有上述方法已不能滿足高分辨率平臺對控制計算機星上時間的高精度要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，實現(xiàn)了星載控制計算機時間標(biāo)簽的輸出。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，用于產(chǎn)生為衛(wèi)星提供星上時間和外部輸入鎖存的的時間標(biāo)簽。包括定時基準(zhǔn)計數(shù)器、星上時間計數(shù)器、η個星時鎖存器以及接口模塊。
其中，所述定時基準(zhǔn)計數(shù)器根據(jù)輸入時鐘產(chǎn)生星時當(dāng)量，并將星時當(dāng)量輸出到星上時間計數(shù)器；所述星上時間計數(shù)器對輸入的星時當(dāng)量進行脈沖計數(shù)，產(chǎn)生當(dāng)前星時值并輸出分別到η個星時鎖存器；所述的η個星時鎖存器分別與輸入的η個輸入鎖存信號相連， 當(dāng)某個應(yīng)用輸入鎖存信號有效時，與該有效鎖存信號相連的星時鎖存器將當(dāng)前星時值和鎖存信號有效時對應(yīng)的精確本地星時進行存儲；所述接口模塊為星載計算機的處理器提供了用于訪問鎖存器的地址總線和控制總線，星載計算機的處理器可利用地址和控制總線實現(xiàn)對η個星時鎖存器的尋址并讀取鎖存器中存儲的當(dāng)前星時值。
所述定時基準(zhǔn)計數(shù)器可通過接口模塊接收所述星載計算機的處理器對星時當(dāng)量的設(shè)置。
與所述的η個星時鎖存器分別相連的η個輸入鎖存信號分別對應(yīng)于η個外部應(yīng)用可以為GPS秒脈沖校時、OBDH中斷校時、外部敏感器同步或外部執(zhí)行機構(gòu)同步等)，當(dāng)外部應(yīng)用輸入出現(xiàn)有效信號時，輸入鎖存信號有效。
所述輸入時鐘由宇航級晶振提供。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
本方法采用獨立的硬件完成星載計算機的時間計算，并可根據(jù)本地星時對多路外部輸入信號(如高精度校時信號、同步信號或者星上控制周期等)完成高精度的時間標(biāo)簽標(biāo)記。采用此系統(tǒng)產(chǎn)生時間標(biāo)簽不受處理器軟件和中斷的影響，從理論上計算，使系統(tǒng)時間精度由之前的百微秒量級提高到微秒量級，解決了微秒級高精度星時功能的實現(xiàn)問題，提高了星載計算機的時間系統(tǒng)的精度。
具體表現(xiàn)如下
(I)該星載控制計算機高精度星上時間標(biāo)簽采用獨立硬件實現(xiàn)星時計算和校準(zhǔn)， 無需處理器參與計時，化簡了處理器操作，避免了采用處理器軟件參與計時被中斷打斷的風(fēng)險，提聞了星上時鐘精度。
(2)本發(fā)明能針對多路外部輸入信號完成時間標(biāo)簽的標(biāo)記，處理器可以通過獲得時間標(biāo)簽計算獲得校時和同步信息。外部輸入的鎖存信號內(nèi)容可根據(jù)不同型號任務(wù)進行靈活配置，對鎖存時間的計算方法可根據(jù)不同任務(wù)的需求采用軟件進行適應(yīng)性設(shè)計，具有一定的靈活適用性。
(3)本發(fā)明的計時當(dāng)量可根據(jù)宇航任務(wù)的需求進行配置，滿足不同型號的時標(biāo)精度需求?！?br>

圖I為星時標(biāo)簽設(shè)計原理圖2為校時時序關(guān)系圖。
具體實施方式
下面就結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步介紹。
本星載控制計算機星上時間標(biāo)簽采用獨立硬件進行星上時間生成，并對外部輸入校時信號進行時間鎖存，提供給星載計算機處理器，滿足其計算獲得當(dāng)前星上時間的準(zhǔn)確信息。例如GPS秒脈沖代表整星星上準(zhǔn)確時間，與星載計算機本地星時存在誤差，本系統(tǒng)可鎖存GPS秒脈沖對應(yīng)星時，通過秒脈沖星時和本地時間差對本地星時進行校正。
如圖1，本系統(tǒng)包括定時基準(zhǔn)計數(shù)器、星上時間計數(shù)器、η個星時鎖存器以及接口模塊，其中，定時基準(zhǔn)計數(shù)器接收的外部輸入時鐘采用宇航級晶振的晶振時鐘作為計算基礎(chǔ)。通過NI位寬度的定時基準(zhǔn)計數(shù)器對晶振時鐘進行分頻，獲得星時當(dāng)量。其中，對晶振時鐘的分頻進度可以通過星載計算機的處理器利用接口模塊對定時基準(zhǔn)計數(shù)器進行設(shè)置， 調(diào)整定時基準(zhǔn)計數(shù)器的寬度NI，從而實現(xiàn)對輸入星時當(dāng)量的調(diào)整。
星上時間計數(shù)器采用Ν2位寬度的計數(shù)器實現(xiàn)，接收由定時基準(zhǔn)計數(shù)器輸出的星時當(dāng)量，并對星時當(dāng)量進行計數(shù)，其產(chǎn)生的Ν2位數(shù)據(jù)t就是星載計算機當(dāng)前星上時間， NI和N2在設(shè)計具體系統(tǒng)時根據(jù)星上需求由硬件確定。如圖I所示，星上時間按照T0+0， T0+1. · · Τ0+η計算本地星時。
η個星時鎖存器同時接收由星上時間計數(shù)器產(chǎn)生的當(dāng)前星上時間，星時鎖存器以外接的輸入鎖存信號有效為觸發(fā)信號。當(dāng)輸入鎖存信號有效時，則對應(yīng)的星時鎖存器將當(dāng)前星時以及鎖存信號有效時對應(yīng)的精確本地星時進行鎖存，如圖2所示。設(shè)輸入鎖存信號 I (例如GPS秒脈沖)到來時間對應(yīng)星上時間為ΤΟ+tl ;輸入鎖存信號2 (例如控制周期)到來時間對應(yīng)星上時間為T0+t2 ;輸入鎖存信號3 (例如敏感器和執(zhí)行機構(gòu)同步信號)到來時間對應(yīng)星上時間為T0+t3。輸入鎖存信號η到來時間對應(yīng)星上時間為ΤΟ+tn，則星時鎖存器 I-η分別鎖存各輸入鎖存信號到來的本地星上時間為T0+tl，T0+t2. . . ΤΟ+tn。與η個星時鎖存器相連的輸入鎖存信號可以根據(jù)需要進行設(shè)置。根據(jù)整星時間設(shè)計，在收到輸入鎖存信號1(GPS秒脈沖)之后的一段時間，星載計算機可以通過數(shù)據(jù)總線接收數(shù)管系統(tǒng)發(fā)來的輸入鎖存信號I對應(yīng)的整星精確時間信息Tl。星載計算機將根據(jù)整星時間計算本地和整星的偏差，為Tl-(T0+tl);之后星載計算機進行模式運算時會將偏差加入計算，即完成校時， 并可精確推斷出本地控制周期對應(yīng)的整星的精確時間為Tl+t2-t I、本地對敏感器和執(zhí)行機構(gòu)的同步信號對應(yīng)的整星精確時間為Tl+t3-t I。
接口模塊實現(xiàn)對通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線和處理器進行通信。根據(jù)處理器地址和控制信號進行譯碼、對星時當(dāng)量進行配置、根據(jù)處理器地址選通將對應(yīng)星時鎖存器中存儲的當(dāng)前星時輸出和當(dāng)前星上時間進行多路選擇并輸出給處理器。
星載控制計算機的時間精度主要取決于控制周期精度和對敏感器執(zhí)行機構(gòu)的控制時間精度。由上文可知，本時間標(biāo)簽不受軟件中斷影響，誤差主要在于晶振從數(shù)管時間標(biāo)記到來時至控制周期/敏感器執(zhí)行機構(gòu)同步信號之間的漂移。設(shè)晶振的穩(wěn)定度為Rppm(R 通常為15)，則誤差取決于!^1&3414241)(通常小于ls)，Smax(t3-tl，t2-tl) *R，校時誤差為微秒量級。
因此綜上，采用本發(fā)明所述系統(tǒng)可以使星載計算機處理器獲得本地當(dāng)前星時t和各路輸入鎖存信號到來時對應(yīng)的精確本地星時το+tl，T0+t2. . . ΤΟ+tn O
本發(fā)明未詳細說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求
1.一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，用于產(chǎn)生為衛(wèi)星提供星上時間和外部輸入鎖存的的時間標(biāo)簽，其特征包括定時基準(zhǔn)計數(shù)器、星上時間計數(shù)器、η個星時鎖存器以及接口模塊，其中，所述定時基準(zhǔn)計數(shù)器根據(jù)輸入時鐘產(chǎn)生星時當(dāng)量，并將星時當(dāng)量輸出到星上時間計數(shù)器；所述星上時間計數(shù)器對輸入的星時當(dāng)量進行脈沖計數(shù)，產(chǎn)生當(dāng)前星時值并輸出分別到η個星時鎖存器；所述的η個星時鎖存器分別與輸入的η個輸入鎖存信號相連，當(dāng)某個應(yīng)用輸入鎖存信號有效時，與該有效鎖存信號相連的星時鎖存器將當(dāng)前星時值和鎖存信號有效時對應(yīng)的精確本地星時進行存儲；所述接口模塊為星載計算機的處理器提供了用于訪問鎖存器的地址總線和控制總線，星載計算機的處理器可利用地址和控制總線實現(xiàn)對η 個星時鎖存器的尋址并讀取鎖存器中存儲的當(dāng)前星時值。
2.如權(quán)利要求I所述的一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，其特征在于所述定時基準(zhǔn)計數(shù)器可通過接口模塊接收所述星載計算機的處理器對星時當(dāng)量的設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述的一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，其特征在于與所述的η 個星時鎖存器分別相連的η個輸入鎖存信號分別對應(yīng)于η個外部應(yīng)用可以為GPS秒脈沖校時、OBDH中斷校時、外部敏感器同步或外部執(zhí)行機構(gòu)同步等)，當(dāng)外部應(yīng)用輸入出現(xiàn)有效信號時，輸入鎖存信號有效。
4.如權(quán)利要求I所述的一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，其特征在于所述輸入時鐘由宇航級晶振提供。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種星載計算機時間標(biāo)簽輸出系統(tǒng)，用于產(chǎn)生為衛(wèi)星提供星上時間和外部輸入鎖存的的時間標(biāo)簽，包括定時基準(zhǔn)計數(shù)器、星上時間計數(shù)器、n個星時鎖存器以及接口模塊。采用本發(fā)明實現(xiàn)了星載控制計算機時間標(biāo)簽的輸出。
文檔編號G06F1/04GK102937819SQ20121035527
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者馮丹, 周新發(fā), 劉群, 彭飛, 聶曉慧 申請人:北京控制工程研究所