衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度的測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星時(shí)間管理功能，具體地，涉及衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度的測(cè)量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星的測(cè)控系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)會(huì)在遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)生成或進(jìn)行某項(xiàng)動(dòng)作時(shí)，將對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)志信息進(jìn)行鎖存，并將其封裝在遙測(cè)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(wù)(如運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?、紅外圖像配準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)衛(wèi)星時(shí)間信息管理提出了更高要求，而遙測(cè)時(shí)標(biāo)、遙感時(shí)標(biāo)的準(zhǔn)確度即是衛(wèi)星時(shí)間管理重要一部分。
[0003]精確標(biāo)定衛(wèi)星的遙測(cè)時(shí)標(biāo)誤差有助于提高星地時(shí)差測(cè)量精度，進(jìn)而提高星地時(shí)間統(tǒng)一性，星地時(shí)間同步對(duì)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(shí)標(biāo)信息、行時(shí)標(biāo)信息等時(shí)間信息的準(zhǔn)確性，既對(duì)確定成像時(shí)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(dòng)角度等信息，對(duì)載荷的運(yùn)動(dòng)特性及指令響應(yīng)速度等功能進(jìn)行測(cè)試；綜上時(shí)標(biāo)精度對(duì)紅外遙感定標(biāo)、載荷運(yùn)特性及指令響應(yīng)速度等功能測(cè)試結(jié)果的可信性起著重要作用。
[0004]遙測(cè)遙感的時(shí)標(biāo)分辨率為us量級(jí)，因此需設(shè)計(jì)一種高精度的衛(wèi)星遙測(cè)遙感時(shí)標(biāo)精度測(cè)量方法，驗(yàn)證衛(wèi)星鎖存遙測(cè)遙感時(shí)標(biāo)的精度性能。
[0005]本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題的一種測(cè)試技術(shù)。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度的測(cè)量系統(tǒng)及方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度的測(cè)量系統(tǒng)，包括:遙測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、精密時(shí)間綜合測(cè)量?jī)x、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、時(shí)標(biāo)信息匹配分析裝置；
[0008]-所述遙測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于接收并處理衛(wèi)星測(cè)控射頻通道下傳的遙測(cè)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(shí)間綜合測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量衛(wèi)星基準(zhǔn)秒脈沖對(duì)應(yīng)的絕對(duì)UTC地面時(shí)間；
[0011]-所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于測(cè)量遙測(cè)遙感的時(shí)標(biāo)脈沖與衛(wèi)星基準(zhǔn)秒脈沖的時(shí)差;
[0012]-所述時(shí)標(biāo)信息匹配分析裝置，用于完成時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器測(cè)量的脈沖時(shí)差與遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)流中的時(shí)標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配分析。
[0013]一種上述的衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度的測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)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(shí)指令，或者通過(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS對(duì)衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行總線和秒脈沖校時(shí)并校準(zhǔn)地面時(shí)間，控制星地時(shí)差；
[0015]步驟2:衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)通過(guò)1553B總線授時(shí)，使載荷系統(tǒng)時(shí)與衛(wèi)星基準(zhǔn)時(shí)的秒級(jí)時(shí)間對(duì)齊；所述衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)再發(fā)送對(duì)時(shí)秒脈沖至載荷，校準(zhǔn)載荷系統(tǒng)時(shí)的秒內(nèi)時(shí)間偏差，完成載荷時(shí)鐘與所述衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)基準(zhǔn)時(shí)鐘的對(duì)齊；
[0016]步驟3:衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)組織生成遙測(cè)幀，產(chǎn)生取時(shí)標(biāo)中斷信號(hào)，鎖定當(dāng)前星時(shí)，將星時(shí)信息放在遙測(cè)幀中下傳至地面；
[0017]步驟4:地面接收遙測(cè)信號(hào)，進(jìn)行變頻解調(diào)，獲得遙測(cè)數(shù)據(jù)，并從遙測(cè)幀中獲得遙測(cè)中斷鎖存時(shí)標(biāo)的星上時(shí)間信息；
[0018]步驟5:在載荷成像時(shí)，將含有時(shí)標(biāo)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(hào)后，進(jìn)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(shí)標(biāo)、行時(shí)標(biāo)在內(nèi)的遙感時(shí)標(biāo)信息；
[0020]步驟7:將星上的秒脈沖信號(hào)、遙測(cè)時(shí)標(biāo)的中斷信號(hào)、載荷遙感時(shí)標(biāo)的中斷信號(hào)這三個(gè)信號(hào)引出，進(jìn)行測(cè)量，并獲得這三個(gè)信號(hào)的絕對(duì)時(shí)間關(guān)系；
[0021]步驟8:利用精密時(shí)間綜合測(cè)量?jī)x測(cè)量星上秒脈沖，獲得星上秒脈沖對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)UTC時(shí)間值；
[0022]步驟9:外接時(shí)鐘，確保時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)標(biāo)的精度；
[0023]步驟10:利用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入秒脈沖信號(hào)、遙測(cè)時(shí)標(biāo)中斷脈沖信號(hào)、載荷遙感時(shí)標(biāo)中斷脈沖信號(hào)進(jìn)行相對(duì)測(cè)量；
[0024]步驟11:計(jì)算出遙測(cè)時(shí)標(biāo)脈沖和遙感時(shí)標(biāo)脈沖分別對(duì)應(yīng)的絕對(duì)星上時(shí)間，并分析星上鎖存遙測(cè)和遙感時(shí)標(biāo)的準(zhǔn)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(shí)指令，控制星地時(shí)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(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS對(duì)衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行總線和秒脈沖校時(shí)并校準(zhǔn)地面時(shí)間，控制星地時(shí)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(cè)信號(hào)，并進(jìn)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(cè)信號(hào)，同時(shí)在遙測(cè)數(shù)據(jù)幀頭封裝地面時(shí)標(biāo)，并計(jì)算出星地時(shí)差，計(jì)算公式如下:
[°031 ] τ星地時(shí)差=T地面時(shí)標(biāo)-T遙測(cè)幀中的星上時(shí)間-T傳輸時(shí)延(測(cè)距獲得)-T固有偏差；
[0032]式中七地時(shí)差表示星地時(shí)差，T地面時(shí)標(biāo)表示地面時(shí)標(biāo)，Taaw貞巾的星上時(shí)間表示遙測(cè)幀中的星上時(shí)間，Tftffwa表示測(cè)距獲得的傳輸時(shí)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(shí)指令，將星地時(shí)差控制在±0.5s內(nèi)；
[0034]所述方法B包括:
[0035]步驟B-1:通過(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS導(dǎo)航接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行總線校時(shí)和秒脈沖校時(shí)，使衛(wèi)星基準(zhǔn)時(shí)與UTC絕對(duì)時(shí)間對(duì)齊；
[0036]步驟B-2:地面時(shí)間也采用標(biāo)準(zhǔn)UTC時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)星地時(shí)差在ms量級(jí)。
[0037]優(yōu)選地，所述步驟5包括:
[0038]步驟5.1:在載荷成像時(shí)，載荷數(shù)據(jù)幀時(shí)標(biāo)中斷脈沖鎖定載荷成像幀的起始時(shí)間，并將起始時(shí)間信息封裝在幀頭中；
[0039]步驟5.2:行時(shí)標(biāo)中斷鎖定行起始時(shí)間，且封裝在行頭信息中；
[0040]步驟5.3:衛(wèi)星將含有時(shí)標(biāo)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(cè)得的遙測(cè)時(shí)標(biāo)中斷脈沖信號(hào)的相對(duì)時(shí)間與秒脈沖對(duì)應(yīng)的星上時(shí)間相加，從而獲得遙測(cè)時(shí)標(biāo)脈沖對(duì)應(yīng)的絕對(duì)星上時(shí)間；
[0044]-將步驟10中得到的載荷遙感時(shí)標(biāo)中斷脈沖信號(hào)的相對(duì)時(shí)間與秒脈沖對(duì)應(yīng)的星上時(shí)間相加，從而獲得遙感時(shí)標(biāo)脈沖對(duì)應(yīng)的絕對(duì)星上時(shí)間；
[0045]步驟11.2:
[0046]-將遙測(cè)時(shí)標(biāo)脈沖對(duì)應(yīng)的絕對(duì)星上時(shí)間作為基準(zhǔn)時(shí)間，并與遙測(cè)中斷鎖存時(shí)標(biāo)的星上時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；
[0047]-將遙感時(shí)標(biāo)脈沖對(duì)應(yīng)的絕對(duì)星上時(shí)間作為基準(zhǔn)時(shí)間，并與遙感中斷鎖存時(shí)標(biāo)的星上時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；
[0048]步驟11.3:分析步驟11.2的對(duì)比結(jié)果，從而得到星上鎖存遙測(cè)時(shí)標(biāo)和遙感時(shí)標(biāo)的準(zhǔn)確度。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)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(cè)遙感時(shí)標(biāo)精度測(cè)量方法精度高，并能夠廣泛應(yīng)用在星地時(shí)間同步、載荷運(yùn)動(dòng)性能評(píng)估及紅外圖像配準(zhǔn)中。
[0051]2、本發(fā)明提供的衛(wèi)星遙測(cè)遙感時(shí)標(biāo)精度測(cè)量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)低速的遙測(cè)時(shí)標(biāo)精度標(biāo)定，也可適應(yīng)高速的遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度標(biāo)定。
[0052]3、本發(fā)明所公開的措施方法對(duì)各種型號(hào)衛(wèi)星時(shí)間測(cè)量與載荷功能測(cè)試具有一定的通用性，對(duì)于具有相同類似特征的時(shí)標(biāo)精度測(cè)量也適用。
【附圖說(shuō)明】
[0053]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0054]圖1為本發(fā)明提供的遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度測(cè)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(cè)遙感數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)精度測(cè)量方法流程圖；
[0056]圖3為本發(fā)明中的基準(zhǔn)秒脈沖與絕對(duì)UTC時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0057]圖4為本發(fā)明中的基準(zhǔn)秒脈沖與遙測(cè)時(shí)標(biāo)脈沖、遙感時(shí)標(biāo)脈沖的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。
[0058]圖中:
[0059]1-遙測(cè)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(shí)間綜合測(cè)量?jī)x；
[0062]4-時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器；
[0063]5-時(shí)標(biāo)信息匹配分析裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0065]衛(wèi)星的測(cè)控系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)會(huì)在遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)生成或進(jìn)行某項(xiàng)動(dòng)作時(shí)，將對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)志信息進(jìn)行鎖存并