2017年第36卷第7期
传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）
127
DOI:10. 13873/J.10009787 (2017)070127-03
航天器自主高精度时间管理系统设计*
王玮，陈丹，徐晓光
（中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094）
摘要：为满足航天器长期在轨飞行期间高精度的时间同步需求，提出了一种航天器自主高精度时间管理系统，将北斗导航定位授时设备和频率综合器两种时钟源系统进行融合使用，两种时钟源系统可根据导航定位状态自主切换，在消除了频率源系统误差累积效应问题的同时，解决了导航非定位情况下时间精度急剧下降的间题。通过建立系统的误差模型，以航天器应用设计实例进行计算分析，结果表明：系统时间
同步精度优于37.8μs。研究结果可以为后续航天器高精度时间管理系统设计提供参考。关键词：自主时间管理；北斗导航；频率综合器；时间同步误差
中图分类号：V474.2
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)07-0127-03
Designofspacecraftautonomoushighprecision
time management system WANG Wei, CHEN Dan, XU Xiao-guang
(Institute of Manned Space System Engineering, China Academy of Space Technology,Beijing 100094, China) Abstract : For high precision time synchronization demands of long term on orbit spacecraft, an autonomous high e oeanoa oeee oan aoeresodoad s asasaa oae frequency synthesizer clock generator. Two clock generatons can autonomously switch by states of navigation and localization,it eliminates error accumulation effect of frequency clock generator system and solves the problem for time precision falling dramatically when Beidou navigation equipment is unable to be located. By building error model for system taking an real application in spacecraft for example,to compute and analyze, which indicates that precision of the system time synchronization is prior to 37, 8 μs. The result can be a reference for subsequent design of high precision time management system spacecraft.
Key words: autonomous time management; Beidou navigation; frequency synthesizer; time synchronization error
往往采用绝钟、氢钟等更高精度的原子钟设备，但随之会造
航天器时间管理是为了满足用户对时间精度和同步精度的需求，通过特定的方法和必要手段对星上时间产生、维护和发布机制进行相应的约束和规定，并实现用户对时间要求的完整过程"]。通过时间管理使各时间用户工作在统一的时间基准下，共享绑定统一时间基准的信息量，从而保证航天器内部以及航天器与地面之间时间同步并协调运作。
为满足航天器长期在轨飞行期间高精度的时间同步需求，大部分侦察卫星、遥感卫星均使用以钩钟为频率基准的高精度时间系统实现对目标的精确测量3.3，星载锄原子钟具有体积小、重量轻、功耗低、精度高等优点，短期时间稳定度可达到10-"量级，但时间精度长期稳定度不足，存在误差累积效应。为了抵消飞行时间带来的性能损失，星上
收稿日期；2017-01-10
*基金项目：国家重大科技专项工程项目
成研制成本的数倍增加。对于部分配置有全球定位系统(GPS)导航的航天器可通过GPS发布高精度时间(+5)，虽不存在误差累积效应，但由于轨道电磁环境的复杂性和航天器自身存在的高速度姿态机动、天线视场遮挡等因索，无法保证GPS定位持续性，在GPS非定位情况下，航天器自主时间同步精度指标将大幅下降，无法满足用户的使用需求。同时，美国已成功掌握了局部屏蔽CPS信号等技术(7)这就对依赖于CPS的国内航天器带来了潜在的应用风险。文献[8]还提出了一种面向时间应用的GPS可别服蜘钟，可利用钟和GPS接收机时间差的数据自主校正铆钟频率准确度，但时间用户以钟输出信号为唯一的时间源，一且铆钟故障，系统将无法正常运行，可靠性不足。
针对上述问题，提出了一种航天器自主高精度时间管