一种多源时钟输入的卫星控制系统时间智能管理方法与流程

本发明提供一种多源时钟输入的卫星控制系统时间智能管理方法，属于卫星时间管理。

背景技术：

1、某电推进卫星平台的控制系统包含姿态与轨道控制单元aocu、敏感器及执行机构，能够实现卫星的姿态及轨道控制。aocu实现控制、推进及电推进分系统各敏感器及执行机构的控制，采集敏感器输出的数据信息和执行机构的工作状态信息，完成卫星姿态轨道的控制，是控制系统的关键单机。姿态与轨道控制单元aocu通过1553b总线与卫星测控和管理单元stmu通信，接收卫星测控和管理单元stmu转发或生成的指令及特征数据，并将控制系统的遥测传递给卫星测控和管理单元stmu。

2、该种平台卫星初始轨道低、测控可见弧段少、变轨时间长，因此，控制系统需具备高度自主性，具有自主完成化学推进变轨、电推进变轨等能力。控制系统进行姿态轨道控制、太阳月亮干扰保护、自主故障诊断处理等均对卫星的时间系统提出了较高要求。另外，对于该种平台卫星，控制系统内部配置高轨导航敏感器nspu，可为控制系统提供时间，另有卫星测控和管理单元stmu、地面指令可向控制系统提供外部时间来源，即卫星具有内外多源时钟输入。传统的卫星时间管理主要以地面校时为主，地面航天器管控系统根据时间偏差，定期对时间进行维护。但是由于手段单一，且操作复杂，难以满足控制系统自主性的要求。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多源时钟输入的卫星控制系统时间智能管理方法，充分应用星上多源时钟输入，设计智能化、自主性强的时间管理方式，为控制系统提供安全、精确的时间。

2、本发明的技术解决方案是：一种多源时钟输入的卫星控制系统时间智能管理方法，包括：

3、基于多源时钟输入的卫星控制系统根据卫星控制系统运行的不同阶段、不同工况智能选择时间源；

4、设置校时保护标志；

5、根据选择的时间源进行校时操作；

6、切机后进行时间自动保护。

7、优选的，基于多源时钟输入的卫星控制系统，根据卫星控制系统运行的不同阶段、不同工况智能选择时间源，具体方法为：

8、若轨道高度小于设定高度，卫星测控和管理单元stmu时间来自gnss或遥控指令tc，且卫星测控和管理单元stmu健康标志为健康，则将“星上时间使用标志”设置为“优先使用stmu时间”，使用卫星测控和管理单元stmu时间进行校时；

9、若轨道高度大于设定高度，高轨导航敏感器nspu健康标志为健康，且高轨导航敏感器nspu发出数据中的“导航信息可用标志”为“可用”，则将“星上时间使用标志”设置为“优先使用nspu时间”，使用高轨导航敏感器nspu时间进行校时；

10、仅进行星时累积时，将“星上时间使用标志”设置为“优先使用obc时间”，其中obc为卫星控制系统计算机；

11、当地面发送校时指令时，卫星控制系统根据地面校时指令进行校时。

12、优选的，设置校时保护标志的方法具体为：卫星控制系统上电将校时保护标志设置为禁止，进行一次校时后，将校时保护标志设置为使能；

13、若校时保护标志为禁止，则无条件校时；若校时保护标志为使能，需首先判断增量时间是否满足星时保护阈值，满足时进行校时；

14、不同时间源对应的星时保护阈值不同。

15、优选的，根据选择的时间源进行校时操作时，如果使用卫星测控和管理单元stmu时间校时，卫星测控和管理单元stmu星时更新，姿态与轨道控制单元aocu进行一次卫星测控和管理单元stmu校时，否则进行星时累积；校时的具体方法为：

16、姿态与轨道控制单元aocu周期性与卫星测控和管理单元stmu通信，获取卫星测控和管理单元stmu星时，判断如下条件是否同时满足：

17、(3)对数据进行校验且校验通过；

18、(4)卫星测控和管理单元stmu星时来源为地面校时或gnss星时；

19、(3)校时保护标志为使能；

20、(4)增量时间<stmu星时保护阈值，增量时间为校时后星时与校时前星时之差的绝对值；

21、若同时满足，则计算校时后星时，校时后星时＝卫星测控和管理单元stmu时间+32ms；若上述条件不同时满足则丢弃数据；

22、若校时保护标志为禁止，则任意校时。

23、优选的，根据选择的时间源进行校时操作时，如果使用高轨导航敏感器nspu时间校时，高轨导航敏感器nspu星时可用且数据更新，则姿态与轨道控制单元aocu进行一次高轨导航敏感器nspu校时，否则进行星时累积；校时的具体方法为：

24、高轨导航敏感器nspu向卫星控制系统计算机obc发出秒脉冲及通信数据，卫星控制系统计算机obc锁存秒脉冲对应的时间，并判断通信数据中如下条件：

25、(1)对数据进行校验且校验通过；

26、(2)高轨导航敏感器nspu数据可用标志中的“导航信息可用标志”为“可用”；

27、(3)校时保护标志为使能；

28、(4)增量时间<nspu星时保护阈值，增量时间为校时后星时与校时前星校之差的绝对值；

29、若同时满足，则通过如下计算校时后星时：

30、校时后星时＝422串口数据里的整秒星时+(当前时钟芯片星时-锁存时钟芯片星时)；若不同时满足则丢弃数据；

31、若校时保护标志为禁止，则任意校时。

32、优选的，根据选择的时间源进行校时操作中，如果使用卫星控制系统计算机obc时间进行星时累积，具体方法为：

33、使用卫星控制系统计算机obc内部的硬件时间模块来进行星时累积，该时间从开机时刻开始计数；每个控制周期读取星时计数器的值，并与上个周期保存的星时计数器的值进行比较，得到时间差ts；

34、判断ts与一个控制周期时长之差的绝对值是否大于obc星时保护阈值；若大于obc星时保护阈值，则t1＝t1+一个控制周期时长，否则t1＝t1+ts，t1为控制系统绝对星时。

35、优选的，根据选择的时间源进行校时操作时，如果卫星控制系统接收到地面发送的校时指令，则根据地面校时指令对姿态与轨道控制单元aocu直接进行绝对校时、增量校时或均匀校时，通过地面校时指令进行绝对值修改或增量修改；具体方法为：

36、对于绝对校时，若校时保护标志为使能，增量时间<100s时才进行校时，增量时间为校时后星时与校时前星校之差的绝对值；若校时保护标志为禁止，则任意校时；

37、对于增量校时，直接根据注入的增量时间对星上时间进行修正，增量时间为校时后星时与校时前星时之差的绝对值；

38、对于均匀校时，卫星控制系统每2个小时对绝对星时进行修正：t2＝t2+dt，其中，t2为控制系统绝对星时，dt为地面通过均匀校时指令注入的时间修正量，初始化为0。

39、优选的，切机后进行时间自动保护，具体方法为：

40、(1)上电后校时保护标志自动设置为禁止，“星上时间使用标志”默认状态为“优先使用obc时间”；

41、(2)判断程控是否已完成，如果已经完成，将“星上时间使用标志”置为“优先使用stmu时间”；如果未完成，返回上一步；

42、(3)将“星上时间使用标志”置为“优先使用stmu时间”；

43、(4)判断卫星测控和管理单元stmu时间是否已引入，如果已引入，则自主将校时保护标志置为使能；否则返回上一步，重新将“星上时间使用标志”设为“优先使用stmu时间”。

44、优选的，校时保护标志能够通过遥控指令tc进行修改。

45、优选的，计算校时后星时时用到的(当前时钟芯片星时-锁存时钟芯片星时)需进行溢出保护。

46、本发明与现有技术相比具有如下优点：

47、(1)本发明针对多源时钟输入的卫星控制系统，相比于传统的卫星时间管理方法，可根据卫星运行的不同阶段及工况提供不同的控制系统时间使用方式，自主进行多源时钟输入的切换，实现智能化、自主性强的星上时间管理，为控制系统提供精确的时间；

48、(2)本发明设置切机后时间自动保护方法，能够对卫星控制系统时间进行保护，保证系统时间的安全性；

49、(3)本发明方法可推广应用于各类自主性强、多时间输入源的卫星控制系统上。