卫星遥测遥感数据时标精度的测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星时间管理功能，具体地，涉及卫星遥测遥感数据时标精度的测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]卫星的测控系统、载荷系统会在遥测遥感数据生成或进行某项动作时，将对应的时间标志信息进行锁存，并将其封装在遥测遥感数据中。随着载荷卫星系统间高精度协作任务(如运动补偿等)、红外图像配准技术的发展，对卫星时间信息管理提出了更高要求，而遥测时标、遥感时标的准确度即是卫星时间管理重要一部分。
[0003]精确标定卫星的遥测时标误差有助于提高星地时差测量精度，进而提高星地时间统一性，星地时间同步对于确定卫星的本体指向具有重要意义；封装在遥感数据中的帧时标信息、行时标信息等时间信息的准确性，既对确定成像时刻的成像指向具有重要意义，又可结合遥感数据中的转动角度等信息，对载荷的运动特性及指令响应速度等功能进行测试；综上时标精度对红外遥感定标、载荷运特性及指令响应速度等功能测试结果的可信性起着重要作用。
[0004]遥测遥感的时标分辨率为us量级，因此需设计一种高精度的卫星遥测遥感时标精度测量方法，验证卫星锁存遥测遥感时标的精度性能。
[0005]本发明就是为了解决上述问题的一种测试技术。目前没有发现类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星遥测遥感数据时标精度的测量系统及方法。
[0007]根据本发明提供的卫星遥测遥感数据时标精度的测量系统，包括:遥测数据处理系统、遥感数据处理系统、精密时间综合测量仪、时间数字转换器、时标信息匹配分析装置；
[0008]-所述遥测数据处理系统，用于接收并处理卫星测控射频通道下传的遥测数据；
[0009]-所述遥感数据处理系统，用于接收并处理卫星下传的遥感数据；
[0010]-所述精密时间综合测量仪，用于测量卫星基准秒脉冲对应的绝对UTC地面时间；
[0011]-所述时间数字转换器，用于测量遥测遥感的时标脉冲与卫星基准秒脉冲的时差;
[0012]-所述时标信息匹配分析装置，用于完成时间数字转换器测量的脉冲时差与遥测遥感数据流中的时标数据的匹配分析。
[0013]一种上述的卫星遥测遥感数据时标精度的测量系统的应用方法，包括如下步骤:
[0014]步骤1:地面向卫星发送遥控校时指令，或者通过全球导航卫星系统GNSS对卫星中心计算机进行总线和秒脉冲校时并校准地面时间，控制星地时差；
[0015]步骤2:卫星中心计算机通过1553B总线授时，使载荷系统时与卫星基准时的秒级时间对齐；所述卫星中心计算机再发送对时秒脉冲至载荷，校准载荷系统时的秒内时间偏差，完成载荷时钟与所述卫星中心计算机基准时钟的对齐；
[0016]步骤3:卫星中心计算机组织生成遥测帧，产生取时标中断信号，锁定当前星时，将星时信息放在遥测帧中下传至地面；
[0017]步骤4:地面接收遥测信号，进行变频解调，获得遥测数据，并从遥测帧中获得遥测中断锁存时标的星上时间信息；
[0018]步骤5:在载荷成像时，将含有时标信息的载荷数据传输至地面；
[0019]步骤6:地面接收步骤5下传的信号后，进行变频解调，获得载荷数据，在从载荷数据中提取包括帧时标、行时标在内的遥感时标信息；
[0020]步骤7:将星上的秒脉冲信号、遥测时标的中断信号、载荷遥感时标的中断信号这三个信号引出，进行测量，并获得这三个信号的绝对时间关系；
[0021]步骤8:利用精密时间综合测量仪测量星上秒脉冲，获得星上秒脉冲对应的标准UTC时间值；
[0022]步骤9:外接时钟，确保时间数字转换器时标的精度；
[0023]步骤10:利用时间数字转换器对输入秒脉冲信号、遥测时标中断脉冲信号、载荷遥感时标中断脉冲信号进行相对测量；
[0024]步骤11:计算出遥测时标脉冲和遥感时标脉冲分别对应的绝对星上时间，并分析星上锁存遥测和遥感时标的准确度。
[0025]优选地，所述步骤I包括方法A和方法B两种方法:
[0026]方法A:根据地面向卫星发送遥控校时指令，控制星地时差；
[0027]方法B:若卫星上装有全球导航卫星系统GNSS，则通过全球导航卫星系统GNSS对卫星中心计算机进行总线和秒脉冲校时并校准地面时间，控制星地时差；
[0028]所述方法A包括:
[0029]步骤A-1:地面接收卫星的下传遥测信号，并进行功率控制与变频处理；
[0030]步骤A-2:地面解调出卫星下传遥测信号，同时在遥测数据帧头封装地面时标，并计算出星地时差，计算公式如下:
[°031 ] τ星地时差=T地面时标-T遥测帧中的星上时间-T传输时延(测距获得)-T固有偏差；
[0032]式中七地时差表示星地时差，T地面时标表示地面时标，Taaw贞巾的星上时间表示遥测帧中的星上时间，Tftffwa表示测距获得的传输时延，T 表示固有偏差；
[0033]步骤A-3:地面向卫星发送遥控校时指令，将星地时差控制在±0.5s内；
[0034]所述方法B包括:
[0035]步骤B-1:通过全球导航卫星系统GNSS导航接收机对卫星中心计算机进行总线校时和秒脉冲校时，使卫星基准时与UTC绝对时间对齐；
[0036]步骤B-2:地面时间也采用标准UTC时间，从而实现星地时差在ms量级。
[0037]优选地，所述步骤5包括:
[0038]步骤5.1:在载荷成像时，载荷数据帧时标中断脉冲锁定载荷成像帧的起始时间，并将起始时间信息封装在帧头中；
[0039]步骤5.2:行时标中断锁定行起始时间，且封装在行头信息中；
[0040]步骤5.3:卫星将含有时标信息的载荷数据传输至地面。
[0041 ] 优选地，所述步骤11包括:
[0042]步骤11.1:
[0043]-将步骤10中测得的遥测时标中断脉冲信号的相对时间与秒脉冲对应的星上时间相加，从而获得遥测时标脉冲对应的绝对星上时间；
[0044]-将步骤10中得到的载荷遥感时标中断脉冲信号的相对时间与秒脉冲对应的星上时间相加，从而获得遥感时标脉冲对应的绝对星上时间；
[0045]步骤11.2:
[0046]-将遥测时标脉冲对应的绝对星上时间作为基准时间，并与遥测中断锁存时标的星上时间进行对比；
[0047]-将遥感时标脉冲对应的绝对星上时间作为基准时间，并与遥感中断锁存时标的星上时间进行对比；
[0048]步骤11.3:分析步骤11.2的对比结果，从而得到星上锁存遥测时标和遥感时标的准确度。
[0049]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0050]1、本发明提供的卫星遥测遥感时标精度测量方法精度高，并能够广泛应用在星地时间同步、载荷运动性能评估及红外图像配准中。
[0051]2、本发明提供的卫星遥测遥感时标精度测量方法，能够实现低速的遥测时标精度标定，也可适应高速的遥感数据时标精度标定。
[0052]3、本发明所公开的措施方法对各种型号卫星时间测量与载荷功能测试具有一定的通用性，对于具有相同类似特征的时标精度测量也适用。
【附图说明】
[0053]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0054]图1为本发明提供的遥测遥感数据时标精度测量装置的结构框图；
[0055]图2为本发明提供的卫星遥测遥感数据时标精度测量方法流程图；
[0056]图3为本发明中的基准秒脉冲与绝对UTC时间的对应关系示意图；
[0057]图4为本发明中的基准秒脉冲与遥测时标脉冲、遥感时标脉冲的对应关系示意图。
[0058]图中:
[0059]1-遥测数据处理系统；
[0060]2-遥感数据处理系统；
[0061]3-精密时间综合测量仪；
[0062]4-时间数字转换器；
[0063]5-时标信息匹配分析装置。
【具体实施方式】
[0064]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0065]卫星的测控系统、载荷系统会在遥测遥感数据生成或进行某项动作时，将对应的时间标志信息进行锁存并