衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度的測量系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星時間管理功能，具體地，涉及衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度的測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]衛(wèi)星的測控系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)會在遙測遙感數(shù)據(jù)生成或進行某項動作時，將對應的時間標志信息進行鎖存，并將其封裝在遙測遙感數(shù)據(jù)中。隨著載荷衛(wèi)星系統(tǒng)間高精度協(xié)作任務(如運動補償?shù)?、紅外圖像配準技術的發(fā)展，對衛(wèi)星時間信息管理提出了更高要求，而遙測時標、遙感時標的準確度即是衛(wèi)星時間管理重要一部分。
[0003]精確標定衛(wèi)星的遙測時標誤差有助于提高星地時差測量精度，進而提高星地時間統(tǒng)一性，星地時間同步對于確定衛(wèi)星的本體指向具有重要意義；封裝在遙感數(shù)據(jù)中的幀時標信息、行時標信息等時間信息的準確性，既對確定成像時刻的成像指向具有重要意義，又可結(jié)合遙感數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)動角度等信息，對載荷的運動特性及指令響應速度等功能進行測試；綜上時標精度對紅外遙感定標、載荷運特性及指令響應速度等功能測試結(jié)果的可信性起著重要作用。
[0004]遙測遙感的時標分辨率為us量級，因此需設計一種高精度的衛(wèi)星遙測遙感時標精度測量方法，驗證衛(wèi)星鎖存遙測遙感時標的精度性能。
[0005]本發(fā)明就是為了解決上述問題的一種測試技術。目前沒有發(fā)現(xiàn)類似相關技術的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度的測量系統(tǒng)及方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度的測量系統(tǒng)，包括:遙測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、精密時間綜合測量儀、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、時標信息匹配分析裝置；
[0008]-所述遙測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于接收并處理衛(wèi)星測控射頻通道下傳的遙測數(shù)據(jù)；
[0009]-所述遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于接收并處理衛(wèi)星下傳的遙感數(shù)據(jù)；
[0010]-所述精密時間綜合測量儀，用于測量衛(wèi)星基準秒脈沖對應的絕對UTC地面時間；
[0011]-所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于測量遙測遙感的時標脈沖與衛(wèi)星基準秒脈沖的時差;
[0012]-所述時標信息匹配分析裝置，用于完成時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器測量的脈沖時差與遙測遙感數(shù)據(jù)流中的時標數(shù)據(jù)的匹配分析。
[0013]一種上述的衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度的測量系統(tǒng)的應用方法，包括如下步驟:
[0014]步驟1:地面向衛(wèi)星發(fā)送遙控校時指令，或者通過全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS對衛(wèi)星中心計算機進行總線和秒脈沖校時并校準地面時間，控制星地時差；
[0015]步驟2:衛(wèi)星中心計算機通過1553B總線授時，使載荷系統(tǒng)時與衛(wèi)星基準時的秒級時間對齊；所述衛(wèi)星中心計算機再發(fā)送對時秒脈沖至載荷，校準載荷系統(tǒng)時的秒內(nèi)時間偏差，完成載荷時鐘與所述衛(wèi)星中心計算機基準時鐘的對齊；
[0016]步驟3:衛(wèi)星中心計算機組織生成遙測幀，產(chǎn)生取時標中斷信號，鎖定當前星時，將星時信息放在遙測幀中下傳至地面；
[0017]步驟4:地面接收遙測信號，進行變頻解調(diào)，獲得遙測數(shù)據(jù)，并從遙測幀中獲得遙測中斷鎖存時標的星上時間信息；
[0018]步驟5:在載荷成像時，將含有時標信息的載荷數(shù)據(jù)傳輸至地面；
[0019]步驟6:地面接收步驟5下傳的信號后，進行變頻解調(diào)，獲得載荷數(shù)據(jù)，在從載荷數(shù)據(jù)中提取包括幀時標、行時標在內(nèi)的遙感時標信息；
[0020]步驟7:將星上的秒脈沖信號、遙測時標的中斷信號、載荷遙感時標的中斷信號這三個信號引出，進行測量，并獲得這三個信號的絕對時間關系；
[0021]步驟8:利用精密時間綜合測量儀測量星上秒脈沖，獲得星上秒脈沖對應的標準UTC時間值；
[0022]步驟9:外接時鐘，確保時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器時標的精度；
[0023]步驟10:利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對輸入秒脈沖信號、遙測時標中斷脈沖信號、載荷遙感時標中斷脈沖信號進行相對測量；
[0024]步驟11:計算出遙測時標脈沖和遙感時標脈沖分別對應的絕對星上時間，并分析星上鎖存遙測和遙感時標的準確度。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟I包括方法A和方法B兩種方法:
[0026]方法A:根據(jù)地面向衛(wèi)星發(fā)送遙控校時指令，控制星地時差；
[0027]方法B:若衛(wèi)星上裝有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS，則通過全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS對衛(wèi)星中心計算機進行總線和秒脈沖校時并校準地面時間，控制星地時差；
[0028]所述方法A包括:
[0029]步驟A-1:地面接收衛(wèi)星的下傳遙測信號，并進行功率控制與變頻處理；
[0030]步驟A-2:地面解調(diào)出衛(wèi)星下傳遙測信號，同時在遙測數(shù)據(jù)幀頭封裝地面時標，并計算出星地時差，計算公式如下:
[°031 ] τ星地時差=T地面時標-T遙測幀中的星上時間-T傳輸時延(測距獲得)-T固有偏差；
[0032]式中七地時差表示星地時差，T地面時標表示地面時標，Taaw貞巾的星上時間表示遙測幀中的星上時間，Tftffwa表示測距獲得的傳輸時延，T 表示固有偏差；
[0033]步驟A-3:地面向衛(wèi)星發(fā)送遙控校時指令，將星地時差控制在±0.5s內(nèi)；
[0034]所述方法B包括:
[0035]步驟B-1:通過全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS導航接收機對衛(wèi)星中心計算機進行總線校時和秒脈沖校時，使衛(wèi)星基準時與UTC絕對時間對齊；
[0036]步驟B-2:地面時間也采用標準UTC時間，從而實現(xiàn)星地時差在ms量級。
[0037]優(yōu)選地，所述步驟5包括:
[0038]步驟5.1:在載荷成像時，載荷數(shù)據(jù)幀時標中斷脈沖鎖定載荷成像幀的起始時間，并將起始時間信息封裝在幀頭中；
[0039]步驟5.2:行時標中斷鎖定行起始時間，且封裝在行頭信息中；
[0040]步驟5.3:衛(wèi)星將含有時標信息的載荷數(shù)據(jù)傳輸至地面。
[0041 ] 優(yōu)選地，所述步驟11包括:
[0042]步驟11.1:
[0043]-將步驟10中測得的遙測時標中斷脈沖信號的相對時間與秒脈沖對應的星上時間相加，從而獲得遙測時標脈沖對應的絕對星上時間；
[0044]-將步驟10中得到的載荷遙感時標中斷脈沖信號的相對時間與秒脈沖對應的星上時間相加，從而獲得遙感時標脈沖對應的絕對星上時間；
[0045]步驟11.2:
[0046]-將遙測時標脈沖對應的絕對星上時間作為基準時間，并與遙測中斷鎖存時標的星上時間進行對比；
[0047]-將遙感時標脈沖對應的絕對星上時間作為基準時間，并與遙感中斷鎖存時標的星上時間進行對比；
[0048]步驟11.3:分析步驟11.2的對比結(jié)果，從而得到星上鎖存遙測時標和遙感時標的準確度。
[0049]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0050]1、本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測遙感時標精度測量方法精度高，并能夠廣泛應用在星地時間同步、載荷運動性能評估及紅外圖像配準中。
[0051]2、本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測遙感時標精度測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)低速的遙測時標精度標定，也可適應高速的遙感數(shù)據(jù)時標精度標定。
[0052]3、本發(fā)明所公開的措施方法對各種型號衛(wèi)星時間測量與載荷功能測試具有一定的通用性，對于具有相同類似特征的時標精度測量也適用。
【附圖說明】
[0053]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0054]圖1為本發(fā)明提供的遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度測量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0055]圖2為本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測遙感數(shù)據(jù)時標精度測量方法流程圖；
[0056]圖3為本發(fā)明中的基準秒脈沖與絕對UTC時間的對應關系示意圖；
[0057]圖4為本發(fā)明中的基準秒脈沖與遙測時標脈沖、遙感時標脈沖的對應關系示意圖。
[0058]圖中:
[0059]1-遙測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0060]2-遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0061]3-精密時間綜合測量儀；
[0062]4-時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器；
[0063]5-時標信息匹配分析裝置。
【具體實施方式】
[0064]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0065]衛(wèi)星的測控系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)會在遙測遙感數(shù)據(jù)生成或進行某項動作時，將對應的時間標志信息進行鎖存并