一种基于星上广播的星载光学遥感器成像时间精度维持方法与流程

本发明涉及一种基于星上广播的星载光学遥感器成像时间精度维持方法，可应用于星载光学遥感器总体设计领域。

背景技术：

遥感卫星授时系统分成两大部分，时间发送部分和时间接收部分。发送部分一般由卫星数管计算机及gps接收机组成，主要负责时刻信号和相应时间信息的发出。接收部分由星载光学遥感器组成，主要负责将收到的整秒时刻脉冲信号和时间信息进行组合处理，将时间数据编入图像数据中，确保得到的时间数据的准确性和一致性。

星载光学遥感器获取图像数据的成像时刻对地面系统十分重要。遥感器成像时间一般由整秒时刻信号和相应的时间信息共同组成。整秒时刻脉冲能够提供精度最高的时刻信号。当星上整秒时刻脉冲中断时，遥感器将失去最准确的时刻信号，图像数据中只能提供时间信息，加上时间信息在遥感器内部的传输及打包编码延时，造成图像数据中成像时刻的准确性变差。本发明提供了一种基于星上广播的星载光学遥感器成像时间精度维持方法，能够在星上整秒时刻脉冲中断的情况下，减小时间信息在遥感器内部的延时，使图像数据中的成像时间精度优于时间信息。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：本发明提供了一种基于星上广播的星载光学遥感器成像时间精度维持方法，能够在星上整秒时刻脉冲中断、仅有星上广播的时间信息的情况下，减小时间信息在遥感器内部的延时，使遥感器图像数据中的成像时间精度优于时间信息，提高了成像时间的准确性。

本发明的技术解决方案是：一种基于星上广播的星载光学遥感器成像时间精度维持方法，方法依托星上的管理控制单元、信号处理单元通过下述方式实现：

管理控制单元同时接收卫星数管分系统通过卫星总线发来的广播时间信息以及gps接收机通过rs422接口发送的整秒时刻脉冲；

管理控制单元同时对接收的广播时间信息及整秒时刻脉冲进行处理：对整秒时刻脉冲信号进行整形、驱动产生gps秒脉冲并转发至信号处理单元；向信号处理单元转发广播时间信息以及根据广播时间信息通过中断方式生成内部秒脉冲后转发至信号处理单元；

信号处理单元接收管理控制单元发送的gps秒脉冲、内部秒脉冲以及广播时间信息；当gps秒脉冲正常时，使用gps秒脉冲；gps秒脉冲中断时，使用内部秒脉冲，以实现星载光学遥感器成像时间精度维持。

进一步的，管理控制单元仅对广播时间信息产生中断，收到广播时间信息后，采用中断方式立即响应，产生一个中断信号，此中断信号经过电平转换以后转换成内部秒脉冲。

进一步的，信号处理单元利用本地时钟进行计数，分别在gps秒脉冲、内部秒脉冲的上升沿以及行同步的上升沿，将此时的计数器数值进行锁存，这三个数值作为星载光学遥感器本地成像时刻数据计算的参数，保存在遥感图像辅助数据中。

进一步的，信号处理单元计数用的计数器宽度满足遥感器整个工作期间不溢出。

进一步的，所述的行同步表征星载光学遥感器的成像行为，每一个行同步代表星载光学遥感器成像一次。

进一步的，所述的星载光学遥感器本地成像时刻：

式中，第n个秒脉冲对应的本地计数器值为：nn；第n+m个秒脉冲对应的本地计数器值为：nn+m，其时间信息对应的时刻为tn+m；第n+m个秒脉冲和第n+m+1个秒脉冲之间的某个行同步的本地计数器值为：nh。

进一步的，当gps秒脉冲正常时，nn、nn+m对应为gps秒脉冲的本地计数值；当gps秒脉冲中断时，nn、nn+m对应为内部秒脉冲的本地计数值。

进一步的，通过选取不同的m值，利用时间平均对本地计数器工作频率的校正。

进一步的，所述的m取值范围最优20-30。

本发明与现有技术相比有益效果为：

本发明能够在星上整秒时刻脉冲中断、仅有星上广播的时间信息的情况下，减小时间信息在遥感器内部的延时，使遥感器图像数据中的成像时刻精度优于广播时间信息，提高了成像时刻的准确性。

管理控制单元收到广播时间信息后采用中断方式立即响应，并发出硬件脉冲(即内部秒脉冲)，使星载光学遥感器收到广播时间信息的时刻在遥感器内部的处理及传输延迟降到最低。

计算成像时刻所需的三个参数均保存在遥感图像辅助数据中传到地面处理，星上不进行处理，简化了星上产品的设计，也避免引入新的误差。

计数器宽度满足星载光学遥感器整个工作期间不溢出，就可以采用时间平均的方式降低本地时钟频率漂移的影响，提高计时精度，而且可以根据需求选取不同时长(即m取值)，比较灵活。

附图说明

图1为本发明时序关系示意图；

图2为本发明原理框图；

图3为本发明计算星载光学遥感器成像时刻的方法原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2及实例对本发明作详细说明。

星载光学遥感器在正常工作时，收到卫星数管分系统通过卫星总线发来的广播时间信息以及gps接收机通过rs422接口发来的整秒时刻脉冲。星载光学遥感器内的管理控制单元同时对两者进行接收和处理。

管理控制单元收到整秒时刻脉冲后对脉冲信号进行整形、驱动，产生gps秒脉冲并通过硬件接口向信号处理单元转发。管理控制单元收到广播时间信息后，除向信号处理单元转发外，还生成内部秒脉冲并通过硬件接口向信号处理单元发送。

生成内部秒脉冲是依靠管理控制单元识别总线的广播时间信息来实现。为了使总线的广播时间信息能够最小延时的转成硬件脉冲信号(内部秒脉冲)发送给信号处理单元，管理控制单元仅对广播时间信息产生中断。当管理控制单元在总线协议约定的接收子地址(rxsubaddress)收到广播时间信息后，采用中断方式立即响应，产生一个中断信号，此中断信号经过电平转换以后，变成一个硬件脉冲(即内部秒脉冲)，驱动输出给信号处理单元。

信号处理单元接收管理控制单元发送的gps秒脉冲、内部秒脉冲以及广播时间信息。信号处理单元利用本地时钟进行计数，该计数器宽度满足遥感器整个工作期间不溢出，分别在gps秒脉冲、内部秒脉冲的上升沿以及行同步的上升沿，将此时的计数器数值进行锁存，这三个数值作为本地成像时刻数据计算的参数，保存在遥感图像辅助数据中。这样当gps秒脉冲停止后，仍有内部秒脉冲维持必要的计时精度。并且由于内部秒脉冲先于时间信息到达信号处理单元，因此遥感图像辅助数据中内部秒脉冲的时间准确性要高于时间信息。

星载光学遥感器的成像行为由行同步表征，即每一个行同步代表星载光学遥感器成像一次，所以行同步的时刻代表了本次遥感器成像的时刻。本发明进一步的目的是为了获取星载光学遥感器每次成像的时刻，尤其是在gps秒脉冲中断的情况下，获得比图像数据中时间信息更准确的时刻。计算星载光学遥感器成像时刻的方法原理如图3所示。

如图3所示，设第k个秒脉冲对应的本地计数器值为nk；则第n个秒脉冲对应的本地计数器值为：nn；第n+m个秒脉冲对应的本地计数器值为：nn+m，其时间信息对应的时刻为tn+m。对第n+m个秒脉冲和第n+m+1个秒脉冲之间的某个行同步进行研究，设其本地计数器值为：nh。利用以上数据，可以得到该行的成像时刻为：

设：为实测频率。nt＝nh-nn+m

则式(1)可以化简为：

当星载光学遥感器gps秒脉冲正常时，上述计算使用gps秒脉冲对应本地计数值。当gps秒脉冲中断时，上述计算使用内部秒脉冲对应本地计数值。

本发明通过选取不同的m值，利用时间平均对本地计数器工作频率的校正。优选的，m取值范围20-30。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。