[发明专利]一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提高敏感器数据时标精度的技术研究领域，特别涉及一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法。

背景技术

星载计算机中通常采用基于石英晶体振荡器作为本地时钟，但由于石英晶体的Q值很高，因此石英晶体自身特性变化对振荡器精度的影响较大。根据星载计算机选用晶振的数据手册，晶振的误差可分为初始误差、温度误差和老化误差三部分，三部分的误差累计可达60ppm。

星载计算机通过接收外部GPS秒脉冲信号完成绝对时间的校准，但由于本地晶振存在偏差及漂移，造成下传数据时标精度与本地晶振输出特性直接相关。若晶振的误差达60ppm，则1s内对敏感器时标的精度偏差最大将达到60us。

提高本地晶振的输出精度，即可提高敏感器输出数据时标精度。方法可以是实时检测环境温度，根据频率随温度变化规律改变与晶体串联的电容，从而微调谐振频率，使之稳定(王艳，黄显核，阎立群，高精度低噪声集成温度补偿晶体振荡器[J],压电与声光,2010,32(6):909-911)；也可以是通过选用恒温晶振(刘辉,高建宁,周渭,一种新型自校准精密OCXO的设计与实现[J],电子测量技术,2011,34(8):106-109)来达到高稳定的输出，但这些方法将会增加单机的体积、功耗及成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，该方法在星载计算机使用普通精度的晶振时，利用数管计算机发送的GPS秒脉冲信号提高本地时钟的守时精度，给采集到的敏感器数据打上高精度时标。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种利用GPS自主提高敏感器数据时标精度的方法，包括下列步骤：

(1)、在星载计算机中分别设置一个GPS秒脉冲计数器和一个敏感器同步信号计数器；其中，所述GPS秒脉冲计数器和敏感器同步信号计数器的输入时钟均由星载计算机的本地时钟分频产生，所述输入时钟的当量均为T_unit；

(2)、数管计算机发送GPS秒脉冲信号到星载计算机，并在T_GPS时间后，发送所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时到星载计算机；星载计算机接收数管计算机发送的GPS秒脉冲信号，并利用GPS秒脉冲计数器在所述GPS秒脉冲信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为GPS秒脉冲的星时计数值T_mmc(n)，并且星载计算机接收并保存数管计算机发送的所述GPS秒脉冲信号对应的绝对星时，作为GPS秒脉冲的绝对星时值t_mmc(n)；其中n是计数序号，n＝1，2，…,N，N为正整数；

(3)、星载计算机接收敏感器发送的同步信号，并利用敏感器同步信号计数器在所述同步信号的下降沿锁存本地晶振记录的星时计数器值，作为敏感器的星时计数值T_STS(n)；

(4)、根据第n个和第n-1个GPS秒脉冲的星时计数值T_mmc(n)和T_mmc(n-1)，以及GPS秒脉冲计数器的输入时钟当量T_unit，通过下式计算得到星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔T_{GPS_local}(n)：

T_{GPS_local}(n)＝[T_mmc(n)-T_mmc(n-1)]T_unit

(5)、将步骤(4)得到的星载计算机接收GPS秒脉冲的时间间隔T_{GPS_local}(n)与GPS秒脉冲信号的实际周期值T_G相除得到偏差系数变量K_T(n)，即然后对所述偏差系数变量K_T(n)进行低通滤波处理后得到星载计算机本地时钟的常值偏差K_t(n)；

(6)、根据步骤(2)得到的GPS秒脉冲绝对星时值t_mmc(n)、GPS秒脉冲的星时计数值T_mmc(n)和步骤(3)得到的敏感器的星时计数值T_STS(n)，以及步骤(5)得到的星载计算机本地时钟的常值偏差K_t(n)，通过如下公式计算得到敏感器的同步时刻对应的绝对星时t_sts(n)：