[发明专利]一种星载计算机实时时钟的维护和校时系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于时间管理系统技术领域，涉及一种时钟维护和校时系统，具体涉及一种星载计算机实时时钟的维护和校时系统及方法。

背景技术

随着计算机领域的迅速发展，计算机对精确的时间要求有更严格的要求。尤其在卫星系统中保持计算机的时间同步和时间准确是非常有必要的。我国大卫星、小卫星沿用传统的时钟管理机构，通常是采用软件的方式实现，通过地面授时命令更正时间，星上处理器来维持时间。用软件来实现该功能，需要占用一定的资源来维持时钟自身的运转，提供给地面的命令也较少，而且精度和可靠性也不能完全保证。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种星载计算机实时时钟的维护和校时系统及方法，

本发明采取硬件实现时钟管理单元的地面授时及校时，可以高效、准确的实现时钟单元地面授时及校时管理；在校时实现过程中，操作运算全部由硬件完成，软件只需要发布命令；采取硬件实现的方法也解放了星务计算机软件的复杂度，提供了多种接口给软件设计人员，简化了软件程序的编写工作。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种星载计算机实时时钟的维护和校时系统，包括均与处理器相连，并且相互独立的地面授时模块和集中校时模块，以及作为时钟源的晶振；

地面授时模块包括用于实现地面授时模块与不同处理器之间进行通信的处理器接口模块、用于生成地面授时使能信号的授时控制模块、用于存储计划授入时间值的寄存器模块以及用于完成纳秒、微秒和秒值的累加进位的计数模块；处理器接口模块分别与授时控制模块和寄存器模块相连，授时控制模块和寄存器模块均连接到计数模块上；计数模块包括依次相连的纳秒累加计数器、微秒累加计数器以及秒累加计数器；

集中校时模块包括用于实现集中校时模块与不同处理器之间进行通信的处理器接口模块、用于配置校时方向和校时时间，并产生启动信号的集中校时控制模块、用于存储校时方向和校时值的寄存器模块以及用于完成纳秒、微秒和秒值的累加进位的计数模块；处理器接口模块分别与集中校时控制模块和寄存器模块相连，集中校时控制模块和寄存器模块均连接到计数模块上；计数模块包括依次相连的纳秒累加计数器、微秒累加计数器以及秒累加计数器。

还包括均与处理器相连，并且相互独立的均匀校时模块以及GPS校时模块；

均匀校时模块包括用于完成实时单元与不同处理器之间通信的处理器接口模块、均匀校时控制模块、寄存器模块以及用于完成纳秒、微秒和秒值的累加进位的计数模块；处理器接口模块分别与均匀校时控制模块和寄存器模块相连，均匀校时控制模块和寄存器模块均连接到计数模块上；寄存器模块包括微秒寄存器以及秒寄存器，微秒寄存器和秒寄存器的一端均连接到处理器接口模块上，另一端均连接到计数模块上；计数模块包括依次相连的纳秒累加计数器、微秒累加计数器以及秒累加计数器；

GPS校时模块包括用于完成实时单元与不同处理器之间通信的处理器接口模块、GPS校时控制模块、用于采集GPS上升或下降沿的脉冲采集模块、寄存器模块以及用于完成纳秒、微秒和秒值的累加进位的计数模块；处理器接口模块分别与GPS校时控制模块、脉冲采集模块以及寄存器模块相连，GPS校时控制模块、脉冲采集模块以及寄存器模块均连接到计数模块上；计数模块包括依次相连的纳秒累加计数器、微秒累加计数器以及秒累加计数器。

一种星载计算机实时时钟的维护和校时方法，包括以下步骤：

1)在卫星临发射前一时刻，对星上计算机进行一次地面授时操作，把当前地面时间加载到星上计算机，然后星上计算机依靠内部高精度晶振的节拍进行时间累加；

2)卫星入轨之后，通过遥测通道，下发当前时间信息，将当前时间信息与地面时间进行运算和比对，得出地面授时操作的时机和高精度晶振积累的时间误差和，然后启动集中校时，在原来的时间基础上修正一次时间误差，使得星上计算机的时间与地面全同步。

所述的步骤1)中，地面授时的具体操作是：

当需要地面授时时，处理器在高精度时钟的上升沿分别将计划授入时间的微妙值和秒值写入微秒寄存器和秒寄存器中，再输出地面授时使能信号，授时使能信号通过高精度时钟同步后，在时钟的上升沿将寄存器的值锁至相应的微秒累加计数器和秒累加计数器中，同时对纳秒累加计数器清零。

所述的步骤2)中，集中校时的具体操作是：

当需要集中校时时，处理器先向微秒寄存器和秒寄存器中写入计划校快或校慢的时间偏离参数，再输出方向信号和启动信号，方向信号和启动信号通过高精度时钟同步后，在时钟的上升沿有效并开始校时，并且对纳秒累加计数器清零。