定的相位关系。星控制器将时标、同步原子钟秒脉冲和倍频 时钟分别送入星敏感器单元和成像单元，同时通过接收星敏感器单元和成像单元返回的时 标信号，测量时间基准的传输延迟，进行补偿。
[0022] 相机控制器在摄像时刻向星控制器发送摄像开始信号，星控制器通过接收摄像开 始信号，记录对应摄像时刻在姿态信息。通过测量星控制器和相机控制器之间的延时变化， 按照事先测定的系数可估算出星控制器与星传感器，相机控制器与相机传感器之间的延 时，可测定各传输路径的延时和外界因素引起的变化，进行精确的时间传递。
[0023] 本实施方式中所述的带通放大器的供电电源端采用一阶RC滤波电路，要求其电阻
V?g为供电电源的输出电压，Imax为带通放大器的最大工作电流，V H为带 通放大器输入和输出正弦信号的波峰对应的最大电压值。比较器的供电电源端采用一阶RC
，Imaxl为比较器的最大工作电流，VH1为比较器输 入正弦信号的波峰对应的电压值和输出矩形波信号高电平中的最大值;带通放大器在中心 频率的放大倍数大于等于4。
[0024] 本实施方式中通过相机控制器和星控制器双向的时钟和时标传输测量，可补偿温 漂等引起的延时变化。设定经地面测量，tsk为星控制器和相机控制器间的延时，ts为星控制 器和星传感器间的延时，t k为相机控制器和相机传感器间的延时；当温度变化，星控制器和 相机控制器间的延时变为tskl，则星控制器和星传感器间的延时变
，相机控制器和 相机传感器间的延时变
[0025] 若在t时刻星控制器接收到相机控制器发出的开始摄像的信号，测量得到星控制 器和相机控制器间的延时tsk2，则星控制器根据星传感器获得的 对应的姿态信息为相机在该帧实际摄像时的姿态。
[0026] 本实施方式采用定位系统(GPS或北斗)秒脉冲驯化原子钟，输出星敏感器单元和 成像单元的信号包括驯化的倍频时钟、同步原子钟秒脉冲信号和时标信息；
[0027] 本实施方式中驯化的倍频时钟产生步骤为:从原子钟输出的经秒脉冲驯化的低幅 正弦时钟信号经带通放大器放大同时进行带通滤波，然后经高速比较器将正弦波转换为方 波，再通过锁相环进行去抖和倍频;倍频输出的时钟作为整个系统的同步时钟，同时用倍频 输出的时钟去采样原子钟输出的原子钟秒脉冲，保证且其跳变沿与最终输出的原子钟秒脉 冲跳变沿在每次上电都为恒定的相位关系。
[0028] 本实施方式中所述的定位系统采用GPS或北斗定位系统;所述的星务控制器、星控 制器和相机控制器均采用FPGA;所述的原子钟采用铷原子钟;所述的星传感器和相机传感 器为CMOS图像传感器。
【主权项】
1. 高精度星载时间传递系统，包括星载平台、星敏感器单元和成像单元； 星载平台包括定位系统、星务控制器、原子钟、带通放大器、比较器、锁相环；星敏感器 单元包括星控制器和星传感器;成像单元包括相机控制器和相机传感器;其特征是； 所述定位系统产生的时标和秒脉冲送入星务控制器，星务控制器将送入的秒脉冲驯化 原子钟，所述原子钟产生原子钟秒脉冲和驯化的原子钟低幅正弦时钟;所述原子钟秒脉冲 送入星务控制器； 所述原子钟低幅正弦时钟经带通放大器带通放大，并经比较器转换为方波后通过锁相 环去抖和倍频，产生整个系统同步基准的倍频时钟经时钟分配器输出至星敏感器单元和成 像单元，同时，采用所述倍频时钟去采样星务控制器内的原子钟秒脉冲，输出同步原子钟秒 脉冲； 所述星务控制器将星务控制器输出的时标、同步原子钟秒脉冲和时钟分配器输出的倍 频时钟送入星敏感器单元和成像单元，同时所述星务控制器通过接收星敏感器单元和成像 单元返回的时标信号，测量星务控制器、星敏感器单元或星务控制器和成像单元Ξ者之间 时间基准的传输延迟，并进行补偿;所述相机控制器在摄像时刻向星控制器发送摄像开始 信号，星控制器通过接收摄像开始信号，记录对应摄像时刻的姿态信息，通过测量星控制器 和相机控制器之间的延时变化;计算星控制器与星传感器、相机控制器与相机传感器之间 的延时，实现精确的时间传递； 所述的带通放大器的电阻值为带通放大器的供电电源的输出电 压，Imax为带通放大器的最大工作电流，Vh为带通放大器输入和输出正弦信号的波峰对应的 最大电压值；比较器的电阻隹Imaxl为比较器的最大工作电流，VhI为比较 器输入正弦信号的波峰对应的电压值和输出矩形波信号高电平中的最大值;带通放大器在 中屯、频率的放大倍数大于等于4 ; 通过相机控制器和星控制器双向的时钟和时标传输测量，实现补偿溫漂引起的延时变 化； 设定经地面测量，tsk为星控制器和相机控制器间的延时，ts为星控制器和星传感器间 的延时，tk为相机控制器和相机传感器间的延时；当溫度变化时，星控制器和相机控制器间 的延时变为tskl，则星控制器和星传感器间的延时变为，相机控制器和相机传感器间 hk. 的延时变为it; hk 若在t时刻星控制器接收到相机控制器发出的摄像开始信号，测量获得星控制器和相 机控制器间的延时tsk2,则星控制器根据星传感器获得的在知时刻对应的 姿态信息为相机在该帖实际摄像时的姿态。2. 根据权利要求1所述的高精度星载时间传递系统，其特征在于，所述的带通放大器的 供电电源端采用一阶RC滤波电路，所述比较器的供电电源端采用一阶RC滤波电路。
【专利摘要】高精度星载时间传递系统，涉及一种星载时间系统，解决现有星载测绘相机和星敏器采用定位系统秒脉冲和晶体振荡器守时，存在时间同步精度差，导致不能满足高目标定位要求等问题。本发明将长期与短期稳定度的时间基准源有机结合，构建精度优于0.1μs的基于精简white？rabbit协议的高精度星务时间传递系统。倍频时钟产生过程为，原子钟经定位系统输出的秒脉冲驯化后，输出的正弦时钟经转换为方波后再进行去抖倍频；同时保证倍频的时钟与产生的GPS秒脉冲的跳变沿为确定状态。本系统的所有信号以倍频时钟为基准，避免以往异步系统出现的采样不确定性，同时对时间信息的往返接收来测量传输路径的延时和校正温度等因素引起的延时变化。
【IPC分类】G04F5/14, G04R20/02
【公开号】CN105549375
【申请号】CN201610064806
【发明人】余达, 刘金国, 郭疆, 王冶, 张贵祥, 王国良, 张艳鹏
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日