[发明专利]一种确定卫星星敏感器数据曝光时刻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星敏感器，特别是一种高轨道卫星用星敏感器的通讯与数据处理方法。

背景技术

星敏感器是目前卫星应用中精度最高的姿态测量部件。到目前为止，星敏感器在中低轨道卫星中已有较为广泛的应用。星敏感器姿态测量的高精度，一方面取决于星敏感器本身的测量精度，一方面取决于卫星姿态计算方法的精度。由于星敏感器的定姿主要依赖于镜头曝光成像的星图信息，因此，星上计算机与星敏感器通讯过程中取到的姿态数据必然对应的是当前时间之前某一刻的姿态，该时间即是图像曝光的中心时刻，该时间与当前时间的差值，是决定星敏感器定姿精度的重要因素。

对于中低轨道卫星而言，为精确计算该时间差，一般都采用额外的外部时间基准，如采用GPS作为星敏感器的同步时钟基准，或者增加外部中断记录同步时间。

但是对与高轨道卫星应用而言，一方面目前高轨道卫星还没有使用GPS，更谈不上利用GPS秒脉冲；另一方面，高轨道卫星中断较多，如果再使用PPS脉冲中断，将会使高轨道卫星的时序逻辑复杂化，不利于软件的结构设计及时序分析。

因此对于高轨道卫星，如何精确获取星敏感器曝光时刻与当前时间的时间差以提高星敏感器的定姿精度成为了一个难题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种确定卫星星敏感器数据曝光时刻的方法，该方法简单、计算精度高，通过充分利用星上现有资源，在不增加星上硬件的情况下，不通过中断即可精确的获取星敏感器数据的曝光时刻。

本发明的技术解决方案是：一种确定卫星星敏感器数据曝光时刻的方法，步骤如下：

(1)在星载计算机上通过软件将硬件计数器配置成为脉冲发生器，间隔时间T产生PPS脉冲，PPS脉冲发送给星敏感器作为星敏感器的同步脉冲信号；在星载计算机的每个控制周期，硬件计数器的计数值从初始固定值开始递减，计数的时间间隔为T；

(2)为星敏感器配置一个初始值为0的PPS计数器，星敏感器每接收到一个PPS脉冲，PPS计数器的计数值加1；

(3)星载计算机在每一个控制周期内与星敏感器通讯，获取来自星敏感器的姿态数据；当在控制周期内接收到星敏感器的一组姿态数据时，星载计算机获取脉冲发生器的当前计数值、当前的绝对星时时刻Ta、PPS计数器的当前计数值以及该组姿态数据的曝光时刻与对应的PPS秒脉冲的时间间隔datation，并计t_pps＝Ta-(脉冲发生器的初始值-脉冲发生器的当前计数值)；

(4)判断当前控制周期获取的姿态数据包中的PPS脉冲计数值与上一个控制周期获取的姿态数据包中的PPS脉冲计数值是否相等，如果不相等则计算得到当前周期星敏感器姿态数据对应的曝光时间为tb＝t_pps+datation；如果相等则该组姿态数据对应的曝光时间无法确定，记录当前获取的姿态数据包中的PPS脉冲计数值后，返回步骤(3)确定下一组姿态数据对应的曝光时间。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法解决了高轨道卫星在星敏感器定姿计算中的星敏感器数据曝光时刻的确定问题。传统中低轨卫星在进行星敏姿态计算一般采用额外的外部时间基准，如采用GPS秒脉冲作为星敏感器的同步时钟基准，或者增加外部中断记录同步时间。本发明方法可以在不额外增加星载计算机硬件，利用星载计算机现有的硬件计数器进行计数，并经过简单的计算即可确定出星敏感器数据的曝光时刻。

本发明方法已经在我国高轨道卫星上成功应用，遥测结果显示卫星姿态控制正常、星敏感器遥测及定姿数据无误、星敏感器已正常引入该高轨道卫星的自主定轨过程中，充分表明该方法的有效性。

本发明方法可以推广应用于所有要求具备星敏感器的高轨道卫星。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明方法的流程图，其主要步骤如下：

(1)首先在星载计算机初始化中，软件通过将现有的硬件计数器配置成为脉冲发生器，计数时间值递减操作且减至0后自动装载，定时产生PPS脉冲，并发送给星敏感器，时间间隔依据实际要求配置为T，作为星敏感器的同步脉冲信号，该脉冲信号将作为星敏感器输出datation的时间依据。硬件计数器的配置方式，请参考INTEL系列芯片82C54的操作手册。