一种航天器时间维护装置的制作方法

本发明涉及航天器高精度时间维护，具体涉及一种航天器时间维护装置。

背景技术：

1、航天器在轨运行过程中维护的时间是实现航天器与地面之间进行同步的基础。在航天器的运行管控过程中，由于航天器过境的时间非常短，航天器有大部分时间是位于境外，此时为了实现对航天器的控制，会有大量的管控命令是根据地面预定的执行时刻，将带有时间信息的指令上注到航天器中，然后由航天器根据自身的维护的时间信息，在执行时间到达后自动执行地面预先上注的指令，达到对航天器动作执行控制的目的。另外，随着航天器自主运行能力的提升，需要航天器在轨能够支持自主任务规划、自主健康管理、自主运行决策等功能，这些任务的执行同样需要航天器时间信息的支持，只有在时间信息准确的情况下，航天器自身以及与航天器之间才能对运行的轨道、位置做出准确判断，才能在预定的时间执行拍摄、通信等操作。由此可见，维护高精度的航天器时间对于保证航天器的正常运行与可靠运行具有重要的意义。

2、传统航天器对时间的维护通常采用分立的硬件电路组合进行搭建的设计方式，通过使用硬件定时器对外部输入的时钟脉冲进行计数，从而达到维护时间的目的，具有设计难度大、使用不够灵活、时间维护精度低的缺点。另外，在某些航天器中也采用软件进行时间维护的方式进行设计，这种方式虽然具有使用灵活的特点，但是存在时间维护精度低的缺点，对于类似于遥感卫星对航天器时间有高精度要求的场合并不适用。

3、由上可以看出，传统的时间维护方式已经难以满足卫星任务对高精度、高敏捷操控的要求，有必要设计一种新型的、灵活的、高精度的航天器时间维护装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种航天器时间维护装置，能够解决现有航天器时间维护精度低、使用不灵活、设计难度大的技术问题。本发明采用软硬件结合的方式实现一种高精度、高可靠、高自主的时间维护装置，可以满足各类航天器以及各类电子设备对时间精度的需求，提升航天器时间维护的通用性。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

3、一种航天器时间维护装置，所述存储装置包括：

4、时钟单元，产生多路时钟信号hck以驱动时间计数单元；

5、时钟重构单元，生成与时钟信号hck相同频率的时钟信号ick，并在时钟故障监控单元监测到所述时钟信号hck异常时，在所述多路时钟信号hck及所述时钟信号ick中选择一个时钟信号作为输出的时钟信号ck以驱动时间计数单元；

6、导航解算单元，解算导航电文数据，输出对应航天器时间码值的整秒时刻的多路时间基准脉冲信号opps；

7、时间基准重构单元，根据时间计数单元输出的航天器时间码值，在整秒时刻生成与时间基准脉冲信号opps相同周期的时间基准脉冲信号ipps；

8、时间调整单元，基于时间基准重构单元的输出及时间调整信息对航天器时间码值进行调整；

9、秒中断生成单元，监测时间计数单元以及时间调整单元的动作，当所述航天器时间码值处于整秒时刻时，输出秒中断信号；

10、时间基准分发单元，将时间基准重构单元的输出作为信号源，并将其驱动输出；

11、总线通信单元，将所述航天器时间码值输出到其他设备端，以及接收时间调整信息。

12、优选地，所述时间基准重构单元，在时间基准故障监控单元监测到所述时间基准脉冲信号opps异常时，在所述多路时间基准脉冲信号opps及所述时间基准脉冲信号ipps中选择一个时间基准脉冲信号作为输出，否则，将所述时间基准脉冲信号opps作为输出。

13、优选地，时钟单元生成的多路时钟信号hck同时输入到时钟故障监控单元和时钟重构单元中；所述时钟故障监控单元内部设置边沿检测电路和超时计数器，其中边沿检测电路用于对所述时钟信号hck进行边沿检测，在检测到所述时钟信号hck边沿时对超时计数器进行复位，在超时计数器溢出时认为所述时钟信号hck故障；否则，认为所述时钟信号hck正常。

14、优选地，所述时钟故障监控单元中还设置了时钟使能控制接口、时钟选择控制接口、时钟指令控制接口，其中时钟使能控制接口用于设置能够使用的若干路时钟信号hck，时钟选择控制接口用于控制边沿检测电路和超时计数器是否处于工作状态，时钟指令控制接口用于强制选择多路时钟信号hck中的一路或者时钟信号ick作为输出。

15、优选地，所述时间基准故障监控单元中还设置了时间基准使能控制接口、时间基准选择接口、时间基准指令选择控制接口，其中时间基准使能控制接口用于设置能够使用的若干路时间基准脉冲信号opps，时间基准选择接口用于控制边沿检测和超时计数器是否处于工作状态、以及触发进行故障判断和重新选择其他时间基准脉冲信号，时间基准指令控制接口用于强制选择多路时间基准脉冲信号opps中的一路或时间基准脉冲信号ipps作为输出的时间基准信号pps。

16、优选地，所述时间计数单元用于在时钟重构单元输出的时钟信号ck的驱动下完成计数累加，累加的结果为航天器时间码值，用于作为航天器统一的时间信息；将生成的航天器时间码值作为所述时间基准重构单元内部时间基准生成电路的输入，在航天器时间码值计数到整秒时刻时，内部时间基准生成电路生成所述的时间基准脉冲信号ipps；基于所述时间调整单元的输出对时间计数单元生成的航天器时间码值进行调整，调整方式为拨快或拨慢。

17、优选地，所述时间调整单元包括时间基准调整子单元、相对值调整子单元、绝对值调整子单元；

18、所述时间基准调整子单元：用于统计所述时间基准重构单元输出的时间基准脉冲信号pps与时间计数单元输出的航天器时间码值整秒时刻之间的误差，并根据该误差对航天器时间码值进行周期性动态调整，在每次时间基准脉冲信号pps有效时均进行一次调整，具体操作为当时间基准重构单元输出时间基准脉冲信号pps的脉冲前沿时，若此时对应的所述时间计数单元输出的航天器时间码值不在整秒时刻，时间基准调整单元统计时间脉冲信号pps的脉冲前沿与此刻航天器时间码值之间的误差值，当该误差值在设定的误差范围δ内时，将航天器时间码值与所述时间基准重构单元输出的时间基准脉冲信号pps的脉冲前沿对齐，也就是在时间基准脉冲信号pps的脉冲前沿时刻将时间计数单元输出的航天器时间码值亚秒部计数归零，归零方式分为向上累加归零和向下递减归零两种情况，当采用向上累加归零方式时同时对航天器时间码值的秒部进行加1操作；

19、所述绝对值调整子单元：用于对航天器时间码值进行一次性指定时间值，当绝对值调整子单元从总线通信单元接收到绝对时间码值时，对所述时间计数单元的调整方式为将绝对值调整子单元输出的绝对时间码值作为第一时间码，并在调整时刻直接将所述时间计数单元中的航天器时间码值更新为第一时间码；

20、所述相对值调整子单元：用于对航天器时间码值进行拨快或拨慢操作，当相对值调整子单元从总线通信单元接收到相对时间码值后，对所述时间计数单元的调整方式为将相对值调整子单元输出的相对时间码值作为第二时间码值，将所述第二时间码值与所述时间计数单元中航天器时间码值进行算术运算，将算术运算得到的值对所述时间计数单元中航天器时间码值进行更新。

21、本发明所带来的有益技术效果：

22、(1)、通过本时间维护装置，以时钟单元输出时钟进行时间计数，保证在长时间范围内，所维护航天器时间的稳定性和准确性；

23、(2)通过本时间维护装置，通过时间基准调整单元对维护时间码值与时间基准脉冲信号之间的对齐，保证所维护航天器时间不会超出所设定的误差范围，实现在不通过地面操控的情况下保证高精度的时间维护与校时；

24、(3)通过本时间维护装置，通过设定维护的时间码值与时间基准脉冲信号之间的误差范围，可有效屏蔽和过滤无效或异常的时间基准脉冲信号，保证故障情况下所维护航天器时间的正确性；

25、(4)通过本时间维护装置，通过时钟故障监控单元可实现对时钟信号有效性的实时检测，并在其异常时能够自主切换使用其他时钟信号，保证时钟驱动时间码计数的连续性，实现故障的自主隔离与恢复；

26、(5)通过本时间维护装置，通过时间基准故障监控单元可实现对时间基准脉冲信号有效性的实时检测，并在其异常时能够自主切换使用其他时间基准脉冲信号，保证时间基准脉冲信号分发的连续性，以及时间基准脉冲信号与维护时间码值对齐的正确性，实现故障的自主隔离与恢复；

27、(6)通过本时间维护装置，通过时钟重构单元生成的时钟信号，能够保证在不配备时钟单元或者时钟单元全部故障的情况下，可以无缝切换使用自身生成的时钟信号，保证维护时间的连续性以及可靠性；

28、(7)通过本时间维护装置，通过时间基准重构单元生成的时间基准脉冲信号，能够保证在不配备导航解算单元或者导航解算单元全部故障情况下，可以无缝切换使用自身生成的时间基准脉冲信号进行分发输出，保证时间基准脉冲信号输出的连续性以及可靠性；

29、(8)通过本时间维护装置，通过绝对值调整单元可实现对航天器时间的快速大范围调整，并保证在不配备导航解算单元或导航解算单元异常的情况下仍然能够实现对航天器维护时间的调整与校时，保证航天器时间的正确性；

30、(9)通过本时间维护装置，通过相对值调整单元可实现对航天器时间的周期性循环调整，并保证在不配备导航解算单元或导航解算单元异常的情况下仍然能够实现对航天器维护时间的调整与校时，保证航天器时间的正确性。