本發明涉及航天器時間同步技術領域，具體涉及一種基于測控通訊系統的航天器時間校準方法。

背景技術：

隨著航天測控技術的發展，視頻、話音編解碼技術已廣泛應到于航天領域，航天器的視頻圖像類終端和話音類終端實時傳輸類數據，依賴一個基準時間來進行時鐘同步，由于圖像和話音數據產生的終端設備不同，且均需要通用天地鏈路下傳，為了保證時間同步，常規的方法是通過地面遙控對各圖像和話音終端進行時間校準，對于圖像、話音等實時傳輸類數據，各終端設備在傳輸的各幀圖像和話音數據中打上時間戳用于表征該幀數據產生的時間信息，用于時間圖像數據和話音數據的唇音同步功能。

技術實現要素：

針對航天器的時間同步問題，本申請提供一種基于測控通訊系統的航天器時間校準方法，包括步驟：

接收地面上注的遙控數據包；

根據遙控數據包解析上注時間信息，并更新本地系統時間；

將本地系統時間通過ip網絡采用sntp授時協議向ip網絡段內廣播。

一種實施例中，接收地面上注的遙控數據包，包括步驟：

通過測控通訊系統接收地面上注的遙控數據包，并校驗遙控數據包接收是否正確，若正確，解析遙控數據包獲得注數數據；

根據所述注數數據的幀頭判斷注數數據中是否包含上注時間信息；

根據注數協議約束及校驗對注數數據的有效性進行判斷。

一種實施例中，測控通訊系統的測控協議中指定一個用于傳輸上注時間信息的虛擬信道。

一種實施例中，虛擬信道存在于遙控數據包的頭部信息中。

一種實施例中，根據注數協議約束及校驗對注數數據的有效性進行判斷，具體為：通過注數數據的幀頭報文及crc校驗判斷注數數據的有效性。

一種實施例中，根據遙控數據包的注數數據解析上注時間信息，并更新本地系統時間，包括步驟：

根據注數協議解析注數數據獲取上注時間信息；

將上注時間信息進行格式轉換；

將格式轉換后的上注時間更新為本地系統時間。

一種實施例中，注數協議解析注數數據的有效數據包含兩個雙字，分別為日期和毫秒計數。

一種實施例中，本地系統時間通過ip網絡采用sntp授時協議向ip網絡段內廣播，包括步驟：

根據sntp授時協議將所述本地系統時間生成時間信息報文；

將所述時間信息報文周期性的向所述ip網絡段內廣播發送。

一種實施例中，根據sntp授時協議將本地系統時間生成時間信息報文，具體為：將本地系統時間根據sntp授時協議的報文格式進行組包，生成時間信息報文。

依據上述實施例的航天器時間校準方法，由于接收地面上注的遙控數據包，根據遙控數據包的報文格式解析時間信息并更新本地系統時間，同時，將本地系統時間通過ip網絡采用sntp授時協議向ip網絡段內廣播，該ip網絡段內的所有終端設備根據任務需求及獲取的時間信息進行校準調整；與現有技術相比，借助現有的遙控技術提供了靈活的航天器在軌的時間校準方法；采用ip網絡和標準的sntp授時協議，可以同時對網段內所有的載荷終端設備進行時間校準，且具有較好的通用性和擴展性；對載荷視頻圖像類終端和話音類終端周期性的維護基準時間，進行時鐘同步。

附圖說明

圖1為航天器時間校準方法的流程圖；

圖2為sntp授時協議的報文格式示意圖；

圖3為航天器時間校準具體實現的流程圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明提供一種基于測控通訊系統的航天器時間校準方法，包括步驟：

本發明的航天器時間校準方法是基于測控通訊系統上注的時間信息為基準進行校準，因此，本發明的航天器時間校準方法適用的航天器計算機系統需要有下面幾個條件：

1、測控通訊條件

由于本發明是基于測控通訊的方式進行的，所以，提供授時服務的計算機系統必須有途徑接收到地面的遙控數據包，無論是直接從測控分系統接收到還是從其他單機接收到轉發的遙控數據包都可以作為接收地面遙控注入遙控數據的方式。而一般涉及到航天器控制的計算機系統都可以從測控分系統接收到遙控數據包。

2、網絡傳輸條件

航天器時間校準需要將地面系統遙控注入的時間信息以標準sntp協議向本網段內的各終端設備進行廣播，航天器及各終端設備需要標準ieee802.3的網絡傳輸協議標準，因此本發明也就能適用于支持標準tcp/ip協議的航天器控制計算機系統。

鑒于上述兩個條件，一般的航天器控制系統都滿足，故本發明可以應用到大多數的航天器控制系統對航天器控制進行時間校準。

本發明的航天器時間校準方法的流程圖如圖1所示，具體包括如下步驟。

s1：接收地面上注的遙控數據包。

該遙控數據包是地面時間經組包后形成的遙控數據包，本步驟具體包括：

(1)通過測控通訊系統接收地面上注的遙控數據包，并校驗遙控數據包接收是否正確，若正確，解析遙控數據包獲得注數數據；

具體的，航天器是通過測控通訊系統與地面通訊，有航天器上的測控分系統接收地面的無線信號，并對其信號進行解調解碼，生成一個或多個獨立信息單元的遙控數據包，這些遙控數據包中都有包頭等信息來標識該數據內數據的長度和數據類型及數據的校驗結果；航天器軟件在接收到這些數據包后對其進行校驗，如果校驗結果正確表明該遙控數據包接收正確，可以進行解析，解析的步驟就是對遙控數據包的頭若干個字節信息進行解碼，指出數據域的長度和數據起始位置和數據類型，以獲得該遙控數據包的注數數據。

(2)根據注數數據的幀頭判斷注數數據中是否包含上注時間信息；

在航天器測控通訊系統的測控協議中指定一個虛擬信道，該虛擬信道存在于遙控數據包的頭部信息中，該虛擬信道表明該包內數據域中的數據就是地面注入的時間信息。由于不同航天器的測控協議不同，其遙控數據包頭部信息中的定義不同，所以本發明不規定遙控數據包中的特別格式，只需確定一個虛擬信道來甄別注入時間信息即可。

具體的，為該虛擬信道分配一個ip地址，該ip地址位于遙控數據包的頭部信息中，因此，根據遙控數據包的報文ip就可以判斷該遙控數據包中是否包含上注時間信息，若包括，則需要地面校時，否則，不需要。

(3)根據注數協議約束及校驗對注數數據的有效性進行判斷；

注數數據通過天地數傳鏈路傳輸，因此采用對注數數據設置幀頭報文，以及crc校驗等方法來確保注數數據的準確性，進而，達到對輸入數據有效性的判斷。

s2：根據遙控數據包的注數數據解析上注時間信息，并更新本地系統時間。

具體的，本步驟包括以下步驟：

(1)根據注數協議解析注數數據獲取上注時間信息；

注數協議解析注數數據的有效數據包含兩個雙字，分別為日期和毫秒計數。

(2)將上注時間信息進行格式轉換；

將sntp授時協議定義的日期和毫秒計數，換算成秒和毫秒為單位的計數值。

(3)將格式轉換后的上注時間更新為本地系統時間；

本發明通過定時器維護一個本地時鐘，當上注時間信息轉換完成時間格式后，將航天器的本地時鐘計時更新為注入的時間值，即將格式轉換后的上注時間更新為本地系統時間。

s3:將本地系統時間通過ip網絡采用sntp授時協議向所述ip網絡段內廣播。

(1)根據sntp授時協議將本地系統時間生成時間信息報文；

具體的，將本地系統時間根據sntp授時協議的報文格式進行組包，生成時間信息報文；sntp授時協議的報文格式如圖2所示，具體的字段含義如下：

li：當前時間閏秒標志，只在服務器端有效，li＝0——無警告，li＝1——最后一分鐘是61s，li＝2——最后一分鐘是59sli＝3——警告(時鐘未同步)，通信網校時數據包中，該字段置為0；

vn：版本號，當前為3；

mode：協議模式，mode＝0——保留，mode＝1——對稱主動，mode＝2——對稱被動，mode＝3——客戶，mode＝4——服務器，mode＝5——廣播，mode＝6——保留為ntp控制信息，mode＝7——保留為用戶定義。網絡主控板廣播校時信息時，填充為5；終端發送請求時，填充為3，網絡主控板反饋時，填充為4；

stratum：指示服務器工作的級別，stratum＝0——故障信息，stratum＝1——一級服務器，stratum＝2～15——二級服務器，stratum＝16～255——保留，通信網校時數據包中，網絡主控板該字段置為1；

poll：指示數據包的最大時間間隔，以s為單位，作為2的指數方的指數部分；

precision：指示系統時鐘的精確性，以秒為單位，作為2的指數方的指數部分；

rootdelay：指示與主時鐘參考源的總共往返延遲，以s為單位，該字段只在服務器端有效；

rootdispersion：指示與主時鐘參考源的誤差，以秒為單位，該字段只在服務器端有效；

referenceidentifier：指示時鐘參考源的標記，該字段只在服務器端有效；

referencetimestamp：指示系統時鐘最后一次校準的時間，該字段只在服務器端有效；

originatetimestamp：指示客戶向服務器發起請求的時間；

receivetimestamp：指示服務器收到查詢時時間戳的時間；

transmittimestamp：指示服務器向客戶發時間戳的時間。

(2)將時間信息報文周期性的向ip網絡段內廣播發送；

具體的，定時1秒周期性的向網段內的所有終端設備廣播發送，航天器定期1秒向本網段中所有終端設備廣播本機時間，以實現對各網絡終端進行時間校準。終端接收該數據包后可根據任務需求對該數據包進行處理，提取其中的時間信息，對自身的時鐘進行調整，圖像話音設備必須對接收的校時數據包進行處理，并對自身的時間進行調整。

根據上述方法，其具體實現的流程圖如圖3所示，首先需要參數設置，具體包括：設置網絡模式、設置端口、設置ip地址、設置udp協議、設置復用模式、設置廣播方式、綁定端口、設置接收端端口、設置廣播目標地址、計算sntp協議幀頭、設置航天器系統時鐘最后一次校準的時間。

通過上述設置后，航天器系統就可以接收地面上注的遙控數據包，再根據航天器系統中的各個設備終端的授時使能腳，判斷各個設備終端是否使能授時，如圖像類終端和話音類終端的授時使能腳始終為使能狀態，即圖像類終端和話音類終端必須使能授時。

再判斷遙控數據包是否包含上注時間信息，即授時時間是否更新，若包含上注時間信息則需要更新，否則，不需要更新。

需要更新時，則先備份授時時間，再獲取當前航天器的本地系統時間，根據授時時間和本地系統時間計算差值，毫秒和少分別計算，根據該差值計算當前時間，然后再計算sntp授時時間，最后，向ip網絡段內廣播發送sntp幀頭信息，該ip網絡段內的所有終端設備通過獲取該sntp幀頭信息并進行處理，獲取時間信息，然后，對自身的時鐘進行調整。

以某型號為例，該型號的單機cpu為tms320c6455，流程圖圖3中的源程序代碼使用c語言進行編寫，接受地面上注的遙控數據包，根據報文格式解析時間信息并更新本地時間，同時通過ip網絡采用標準的sntp授時協議對本網段內所有終端設備進行定期時間校準。

以上應用了具體個例對本發明進行闡述，只是用于幫助理解本發明，并不用以限制本發明。對于本發明所屬技術領域的技術人員，依據本發明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。