一種高精度時(shí)間程控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度時(shí)間程控方法，用于對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行高精度延時(shí)控制和管理。
【背景技術(shù)】
[0002]程控功能是地面對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行延時(shí)控制和管理的途徑。它是利用在衛(wèi)星過境的時(shí)候?qū)в袌?zhí)行時(shí)間碼的指令通過數(shù)據(jù)塊的形式上注到星上計(jì)算機(jī)(以下以星務(wù)中心計(jì)算機(jī)為例)的程控緩沖區(qū)，星務(wù)中心計(jì)算機(jī)程控任務(wù)對(duì)比當(dāng)前星上時(shí)間(通常星上時(shí)間與高精度時(shí)間同步)和程控指令時(shí)間，如果指令執(zhí)行時(shí)間到則發(fā)送該指令。通過程控能夠減少地面對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制的工作量，并且是控制衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)備和有效載荷在境外工作的重要手段。
[0003]目前，星務(wù)中心計(jì)算機(jī)按照自己的調(diào)度周期T(目前T通常設(shè)為I秒)激活程控，遙測(cè)、遙控等任務(wù)，由于受星務(wù)中心計(jì)算機(jī)晶振準(zhǔn)確度的影響，T并非準(zhǔn)確的I秒，即使在每個(gè)調(diào)度周期的一開始就讀取星上時(shí)間，而該點(diǎn)的星上時(shí)間的毫秒值會(huì)在0-999H1S漂移(這里假設(shè)星上時(shí)間分辨率為Ims)，因此程控指令的執(zhí)行誤差最大接近I秒，比如某條程控指令的時(shí)間碼為6秒，星務(wù)主機(jī)在上一個(gè)調(diào)度周期入口讀取星上時(shí)間為5.6秒，由于星上時(shí)間未到，在本調(diào)度周期不執(zhí)行該條程控指令，在下一個(gè)調(diào)度周期入口處讀取星時(shí)為6.6秒，該條程控指令時(shí)間到，執(zhí)行該條程控指令，程控指令執(zhí)行誤差為0.6秒。
[0004]隨著任務(wù)需求的發(fā)展，對(duì)程控功能的執(zhí)行精度要求越來越高，目前提高程控指令執(zhí)行精度通常有兩種方式，一種是將星務(wù)中心計(jì)算機(jī)調(diào)度周期縮短至T/n，另一種方式是引入GPS秒脈沖。第一種方式的本質(zhì)是提高查詢星上時(shí)間的頻率，能夠有限的提高程控指令執(zhí)行精度，精度能夠提高至Τ/η，比如η = 4，將調(diào)度周期縮短至250ms，程控誤差最大為250ms，隨著η的增大，調(diào)度效率會(huì)降低，并且其他任務(wù)設(shè)計(jì)會(huì)變得復(fù)雜。第二種方式星務(wù)中心計(jì)算機(jī)需要額外引入硬件GPS秒脈沖接口，使用秒脈沖作為星務(wù)中心計(jì)算機(jī)任務(wù)調(diào)度的激勵(lì)，并且需要對(duì)GPS秒脈沖的連續(xù)性進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高精度時(shí)間程控方法，該方法通過動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)度周期，能夠?qū)⑿莿?wù)中心計(jì)算機(jī)的調(diào)度周期與星上時(shí)間同步，從而提高了程控指令執(zhí)行時(shí)間精度，同時(shí)本發(fā)明還對(duì)星務(wù)中心計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的遙測(cè)幀引入調(diào)整字節(jié)，避免由調(diào)度周期動(dòng)態(tài)調(diào)整所帶來的遙測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生與遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送不同步問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種高精度時(shí)間程控方法，通過調(diào)度周期動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)，使星務(wù)中心計(jì)算機(jī)調(diào)度周期與星上時(shí)間同步，提高程控指令執(zhí)行時(shí)間精度，具體步驟如下:
[0007](I)將調(diào)度周期T劃分為N份，每份時(shí)間長度為t，即T = NX t，N為正整數(shù)；
[0008](2)設(shè)置定時(shí)器中斷或復(fù)用已有中斷，所述中斷周期為t，并設(shè)置中斷計(jì)數(shù)器η，η的初始值為0，設(shè)置中斷計(jì)數(shù)回零標(biāo)記Μ, M的初始值為N ;
[0009](3)當(dāng)進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)后，如果η = 0，則進(jìn)入步驟⑷，如果η # O則則進(jìn)入步驟(6)；
[0010](4)激活調(diào)度任務(wù)，其中，在所述調(diào)度任務(wù)中，程控任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高；然后進(jìn)入步驟(5)；
[0011](5)讀取星上時(shí)間毫秒值 tmsSat;如果 tmsSat〈e，則 Μ = Ν+1 ;如果 tmsSat> (t+e)，貝Ij M =N-1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，則M = N^*e為設(shè)定的臨界誤差，然后進(jìn)入步驟(6);
[0012](6)進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)，即η = η+1，然后進(jìn)入步驟(7);
[0013](7)對(duì)中斷計(jì)數(shù)值η進(jìn)行判斷并進(jìn)入步驟(8)，其中，如果η SM，則對(duì)中斷計(jì)數(shù)器清零，即η = O ;
[0014](8)退出定時(shí)器中斷服務(wù)程序；
[0015](9)按照中斷周期t重復(fù)步驟⑶?⑶。
[0016]上述的高精度時(shí)間程控方法，在步驟(5)中，設(shè)定遙測(cè)幀的有效字節(jié)數(shù)為Q-Q/N，并根據(jù)對(duì)中斷計(jì)數(shù)回零標(biāo)記M的調(diào)整結(jié)果，設(shè)定遙測(cè)幀調(diào)整字節(jié)數(shù)為0、Q/N或2XQ/N，其中，Q為設(shè)定的下行遙測(cè)碼速率；具體調(diào)整結(jié)果如下:
[0017]如果M = N+1，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為2XQ/N，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)數(shù)為 Q-Q/N+2 X Q/N = Q+Q/N ；
[0018]如果M = N_1，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為0，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)為Q-Q/N；
[0019]如果M = N，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為Q/N，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)為Q-Q/N+Q/N = Q0
[0020]上述的高精度時(shí)間程控方法，在步驟⑴中，根據(jù)程控時(shí)間精度指標(biāo)需求，調(diào)整正整數(shù)N。
[0021]上述的尚精度時(shí)間程控方法，在步驟(4)中，在所述調(diào)度任務(wù)中程控任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最筒。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0023](I)本發(fā)明通過動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)度周期，能夠?qū)⑿莿?wù)中心計(jì)算機(jī)的調(diào)度周期與星上時(shí)間同步，相比將星務(wù)中心計(jì)算機(jī)調(diào)度周期縮短的方法，能夠大幅度提高程控指令執(zhí)行時(shí)間精度；
[0024](2)本發(fā)明相比引入GPS秒脈沖提高程控指令執(zhí)行時(shí)間精度的方法，可靠性高，且不需要額外的硬件GPS秒脈沖接口 ；
[0025](3)若遙測(cè)幀由星務(wù)中心計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，本發(fā)明對(duì)星務(wù)中心計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的遙測(cè)幀引入調(diào)整字節(jié)，避免由調(diào)度周期動(dòng)態(tài)調(diào)整所帶來的遙測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生與遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送不同步問題。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明高精度時(shí)間程控方法應(yīng)用的典型工作環(huán)境；
[0027]圖2為本發(fā)明高精度時(shí)間程控方法的處理流程圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的遙測(cè)幀引入調(diào)整字節(jié)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的典型工作環(huán)境如圖1所示。在圖1中，星務(wù)中心計(jì)算機(jī)以及其他單機(jī)掛接在總線上，通過總線進(jìn)行通信。相應(yīng)的，星務(wù)中心計(jì)算機(jī)通過總線將星上時(shí)間與GPS產(chǎn)生的UTC時(shí)間同步，星務(wù)中心計(jì)算機(jī)程控任務(wù)對(duì)比當(dāng)前星上時(shí)間和程控指令時(shí)間，如果指令執(zhí)行時(shí)間到則發(fā)送該指令。
[0030]如圖2所示，本發(fā)明提供了一種高精度時(shí)間程控方法，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)度周期，能夠?qū)⑿莿?wù)中心計(jì)算機(jī)的調(diào)度周期與星上時(shí)間同步，提高程控指令執(zhí)行時(shí)間精度，其步驟如下:
[0031](I)將調(diào)度周期T劃分為N份，每份時(shí)間長度為t，即T = NX t ;其中，正整數(shù)N根據(jù)程控時(shí)間精度指標(biāo)設(shè)定，設(shè)定正整數(shù)N后程控指令執(zhí)行誤差約為t ;在本實(shí)施例中，設(shè)定N=256，則 t ^ 4ms ；
[0032](2)設(shè)置定時(shí)器中斷或復(fù)用已有中斷，所述中斷周期為t，并設(shè)置中斷計(jì)數(shù)器η，η的初始值為0，設(shè)置中斷計(jì)數(shù)回零標(biāo)記Μ, M的初始值為N ;
[0033](3)當(dāng)進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)后，如果η = 0，則進(jìn)入步驟⑷，如果η # O則則進(jìn)入步驟(6)；
[0034](4)激活調(diào)度任務(wù)，其中，在所述調(diào)度任務(wù)中，程控任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最尚；然后進(jìn)入步驟(5)；
[0035](5)讀取星上時(shí)間毫秒值 tmsSat;如果 t msSat〈e，則 M = N+1 ;如果 tmsSat> (t+e)，貝Ij M =N-1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，則M = N^*e為設(shè)定的臨界誤差，然后進(jìn)入步驟(6);
[0036](6)進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)，即n = η+1，然后進(jìn)入步驟(7);
[0037](7)對(duì)中斷計(jì)數(shù)值η進(jìn)行判斷并進(jìn)入步驟(8)，其中，如果η SM，則對(duì)中斷計(jì)數(shù)器清零，即η = O ;
[0038](8)退出定時(shí)器中斷服務(wù)程序；
[0039](9)按照中斷周期t重復(fù)步驟(3)?⑶。
[0040]如果遙測(cè)幀由星務(wù)中心計(jì)算機(jī)調(diào)制發(fā)送，則本發(fā)明可以根據(jù)步驟(5)對(duì)M的調(diào)整結(jié)果，在星務(wù)中心計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的遙測(cè)幀中引入調(diào)整字節(jié)，避免由調(diào)度周期動(dòng)態(tài)調(diào)整所帶來的遙測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生與遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送不同步問題。具體實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0041]如果下行遙測(cè)碼速率為Q byte/s,即每秒下行Q個(gè)字節(jié)，則設(shè)置遙測(cè)幀有效字節(jié)為Q-Q/N，根據(jù)M的調(diào)整結(jié)果設(shè)定調(diào)整字節(jié)為0、Q/N或2XQ/N。例如:如果下行碼速率為4Kbps且N = 256，則Q = 512字節(jié)且有效字節(jié)數(shù)為510，調(diào)整字節(jié)數(shù)為O?4 ;其中:
[0042]如果M等于N-1，則只發(fā)送Q-Q/N個(gè)有效字節(jié)，即510字節(jié)；
[0043]如果M等于N，則發(fā)送Q-Q/N個(gè)有效字節(jié)加上Q/N個(gè)調(diào)整字節(jié)，即510字節(jié)+2字節(jié)調(diào)整字節(jié)；例如OxAAAA ；
[0044]如果M等于N+1，則發(fā)送Q-Q/N個(gè)有效字節(jié)加上2XQ/N個(gè)調(diào)整字節(jié)，即510字節(jié)+4字節(jié)調(diào)整字節(jié)，例如OxAAAAAAAA。
[0045]以上所述，僅為本發(fā)明一個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0046]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度時(shí)間程控方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將調(diào)度周期T劃分為N份，每份時(shí)間長度為t，即T= NX t，N為正整數(shù)； (2)設(shè)置定時(shí)器中斷或復(fù)用已有中斷，所述中斷周期為t，并設(shè)置中斷計(jì)數(shù)器η，η的初始值為O，設(shè)置中斷計(jì)數(shù)回零標(biāo)記Μ, M的初始值為N ; (3)當(dāng)進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)后，如果η= O，則進(jìn)入步驟⑷，如果η # O則則進(jìn)入步驟(6)； (4)激活調(diào)度任務(wù)，然后進(jìn)入步驟(5);(5)讀取星上時(shí)間毫秒值tmsSat;如果tmsSat〈e，則M = N+1 ;如果tmsSat> (t+e)，則M = N_1 ;如果e ( tmsSat彡(t+e)，則M = N ;其中e為設(shè)定的臨界誤差，然后進(jìn)入步驟(6); (6)進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)，即η= n+1，然后進(jìn)入步驟(7); (7)對(duì)中斷計(jì)數(shù)值η進(jìn)行判斷并進(jìn)入步驟(8)，其中，如果η>Μ，則對(duì)中斷計(jì)數(shù)器清零，即 η = O ; (8)退出定時(shí)器中斷服務(wù)程序； (9)按照中斷周期t重復(fù)步驟(3)?⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度時(shí)間程控方法，其特征在于:在步驟(5)中，設(shè)定遙測(cè)幀的有效字節(jié)數(shù)為Q-Q/N，并根據(jù)對(duì)中斷計(jì)數(shù)回零標(biāo)記M的調(diào)整結(jié)果，設(shè)定遙測(cè)幀調(diào)整字節(jié)數(shù)為O、Q/N或2XQ/N，其中，Q為設(shè)定的下行遙測(cè)碼速率；具體調(diào)整結(jié)果如下: 如果M = N+1，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為2XQ/N，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)數(shù)為Q-Q/N+2XQ/N = Q+Q/N ； 如果M = N-1，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為O，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)為Q-Q/N ;如果M = N，則設(shè)置調(diào)整字節(jié)數(shù)為Q/N，即在遙測(cè)幀發(fā)送過程中，發(fā)送的字節(jié)為Q-Q/N+Q/N = Q0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度時(shí)間程控方法，其特征在于:在步驟⑴中，根據(jù)程控時(shí)間精度指標(biāo)需求調(diào)整正整數(shù)N。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度時(shí)間程控方法，其特征在于:在步驟(4)中，在所述調(diào)度任務(wù)中程控任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高精度時(shí)間程控方法，該方法通過動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)度周期，能夠?qū)⑿莿?wù)中心計(jì)算機(jī)的調(diào)度周期與星上時(shí)間同步，從而提高了程控指令執(zhí)行時(shí)間精度，同時(shí)本發(fā)明還對(duì)星務(wù)中心計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的遙測(cè)幀引入調(diào)整字節(jié)，避免由調(diào)度周期動(dòng)態(tài)調(diào)整所帶來的遙測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生與遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送不同步問題。而且本發(fā)明相比引入GPS秒脈沖提高程控指令執(zhí)行時(shí)間精度的方法，可靠性高，且不需要額外的硬件GPS秒脈沖接口。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號(hào)】CN104730983
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510106680
【發(fā)明人】閆國瑞, 李志剛, 史簡(jiǎn), 蔣軼穎, 宋智
【申請(qǐng)人】航天東方紅衛(wèi)星有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日