一种多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法与流程

技术特征：
1.一种多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，用于为卫星编队的分布式探测提供同步秒脉冲和同步时钟，卫星之间采用主从式的组网方式，包括一颗主星和多颗子星，基于部署在每颗卫星中的恒温晶振和da转换芯片实现；所述方法包括：基于双向单程伪距原理，子星测量计算得到主星和每个子星的时间差；每个子星通过da转换芯片对本子星的恒温晶振进行调频和调相，使得本子星的恒温晶振均与主星的恒温晶振同频同向；基于主星和每个子星的时间差，每个子星进行初始相位生成，使得本子星的秒脉冲与主星的秒脉冲对齐；根据星间通信工作频率与恒温晶振频率的相位关系，主星和每个子星均对秒脉冲进行相位补偿，使得每个子星的秒脉冲均与主星的时钟同步对齐，且相位固定。2.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，在基于双向单程伪距原理，子星测量计算得到主星和每个子星的时间差的步骤之前，还包括通过每个子星的da转换芯片预设恒温晶振的初始电压值，使主星和子星的恒温晶振上电后的频率尽可能保持一致，以减少调频和调相的时间。3.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，所述基于主星和每个子星的时间差，每个子星进行初始相位生成，使得本子星的秒脉冲与主星的秒脉冲对齐；具体包括：基于主星和每个子星的时间差，每个子星将对应的时间差，分别转换成帧计数、比特计数和相位计数，加到本子星的帧计数、比特计数和相位计数上，主星相应的计数保持不变，从而使得每个子星的秒脉冲均与主星的秒脉冲对齐。4.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，所述根据星间通信工作频率与恒温晶振频率的相位关系，主星和每个子星均对秒脉冲进行相位补偿，使得每个子星的秒脉冲均与主星的时钟同步对齐，且相位固定；具体包括：通过星间通信工作频率对恒温晶振二分频进行采样，恒温晶振频率为f0，星间通信工作频率fs为恒温晶振二分频f_com的n倍，得到fs与f_com的相位关系为x，x为满足(n
‑
1)≥x≥0的整数；主星对秒脉冲进行相位补偿，补偿量y＝x，子星对相位的补偿量z＝n*m
‑
(n0 x)，其中n0为初始相位生成时子星的初始相位；m为使z>0的最小整数。5.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：各卫星将本地的相位补偿量需要通过星间链路发送给对方星，用于相位跟踪时将该相位补偿量加入到时间差中。6.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，所述主星和每个子星之间包括前向链路和反向链路，其中，所述前向链路，用于主星通过广播方式发送星间数据包至子星，所述反向链路，用于子星以点对点方式发送星间数据包至主星；前向链路与反向链路通信速率不一致。7.根据权利要求6所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，所述反向链路的星间数据包包括子星频率调整完成信息；所述前向链路的星间数据包包括：秒脉冲输出使能信号；当主星收到各子星频率调整完成信息后，通过前向链路统一发送秒脉冲输出使能信号至各子星，从而主星与各子星同时输出秒脉冲。
8.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，主星和多颗子星之间采用频分复用通信方式，同时实现多星的星间通信测距和时钟同步。9.根据权利要求1所述的多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，其特征在于，秒脉冲和时钟同步包括两步，首先不做相位补偿，让多星的秒脉冲对齐；然后再加上相位补偿量，达到秒脉冲和同步时钟同时对齐。

技术总结
本发明公开了一种多星星间秒脉冲和时钟同步的实现方法，用于为卫星编队的分布式探测提供同步秒脉冲和同步时钟，卫星间采用主从式的组网方式，包括一颗主星和多颗子星，基于部署在每颗卫星中的恒温晶振和DAC实现；该方法包括：基于双向单程伪距原理，子星测量计算得到主星和每个子星的时间差；每个子星通过DAC对本子星的恒温晶振进行调频和调相，使得本子星的恒温晶振均与主星的恒温晶振同频同向；基于主星和每个子星的时间差，每个子星进行初始相位生成，使得本子星的秒脉冲与主星的秒脉冲对齐；根据星间通信工作频率与恒温晶振频率的相位关系，主星和每个子星均对秒脉冲进行相位补偿，使得每个子星的秒脉冲均与主星的时钟同步对齐，且相位固定。且相位固定。且相位固定。


技术研发人员：周莉 王竹刚 董文涛
受保护的技术使用者：中国科学院国家空间科学中心
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/11/4