一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括光電轉(zhuǎn)換模塊、電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊、測(cè)控指令接收處理模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊及電源模塊；測(cè)控指令接收處理模塊設(shè)定固定的時(shí)間長(zhǎng)度的門控信號(hào)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換模塊；光電轉(zhuǎn)換模塊依據(jù)門控信號(hào)接收地面測(cè)站每隔一秒發(fā)來(lái)的激光脈沖，并轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)傳送給電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊。電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊串聯(lián)多個(gè)由時(shí)鐘延遲單元整周測(cè)量單元覆蓋時(shí)間閘門，測(cè)得時(shí)間閘門的時(shí)間即為時(shí)差測(cè)量值，其中時(shí)間閘門以星載時(shí)鐘的每個(gè)秒脈沖為開始信號(hào)，在該秒脈沖與下一秒脈沖之間的電脈沖信號(hào)為結(jié)束信號(hào)；時(shí)差測(cè)量值由測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊進(jìn)行處理并下傳至地面測(cè)站。
【專利說(shuō)明】一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星地時(shí)間系統(tǒng)的精密測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，星載時(shí)鐘與地面測(cè)站的基準(zhǔn)時(shí)鐘之間的時(shí)間頻率變化及穩(wěn)定性關(guān)系到整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確度。對(duì)于導(dǎo)航衛(wèi)星的星載時(shí)間測(cè)量，其精度需要達(dá)到納秒(ns)量級(jí)或者更高。
[0003]為達(dá)到上述精度，一般國(guó)際上采用的測(cè)量方法為無(wú)線電測(cè)量方法，這也是國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括美國(guó)GPS系統(tǒng)、俄羅斯Glonass系統(tǒng)和歐洲Galileo系統(tǒng)等均普遍采用的方法，我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也采用了這一方法。
[0004]在無(wú)線電測(cè)量方法中，由于無(wú)線電的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，其精度能夠達(dá)到納秒量級(jí)，一般情況下大約為3納秒，這種測(cè)量精度雖然能夠滿足衛(wèi)星導(dǎo)航的精度要求，但現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)正朝向更高精度的時(shí)間測(cè)量發(fā)展。
[0005]而激光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于一般的無(wú)線電，并且大氣對(duì)于激光脈沖傳遞時(shí)延的影響較小，因此采用激光對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星的星載時(shí)間系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定，則可以獲得精度更高的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而大大提高衛(wèi)星導(dǎo)航的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)今衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星地時(shí)間系統(tǒng)的精密測(cè)量領(lǐng)域中，使用激光時(shí)間比對(duì)技術(shù)已經(jīng)成為更主流的研究方向。
[0006]激光時(shí)間比對(duì)技術(shù)是一種以激光脈沖作為媒介實(shí)現(xiàn)地面上兩個(gè)時(shí)鐘或衛(wèi)星時(shí)鐘與地面時(shí)鐘之間時(shí)間頻率比較的方法，激光時(shí)間傳遞利用光脈沖在空間的傳播實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離兩地間時(shí)鐘的同步，是目前精度最高的時(shí)間傳遞方法之一。
[0007]目前激光用于測(cè)量星地時(shí)差僅處于理論階段，并沒有一種裝置使用激光來(lái)對(duì)星載導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，使用該裝置來(lái)完成星地精密激光雙向時(shí)間比對(duì)時(shí)，精度極高達(dá)到亞納秒量級(jí)。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:該裝置包括光電轉(zhuǎn)換模塊、電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊、測(cè)控指令接收處理模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊及電源模塊；其中各模塊之間的連接關(guān)系為:光電轉(zhuǎn)換模塊連接電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊，測(cè)控指令接收處理模塊和測(cè)量數(shù)據(jù)處理及傳輸模塊分別與電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊相連，電源模塊為整個(gè)裝置提供電源。
[0010]電信號(hào)測(cè)量模塊連接星上參考時(shí)鐘，測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊以及測(cè)控指令接收處理模塊通過(guò)遙測(cè)遙控通道與地面測(cè)站進(jìn)行通信。
[0011]測(cè)控指令接收處理模塊接收地面測(cè)站發(fā)送的激光發(fā)射時(shí)刻，通過(guò)星地激光傳播路徑以及激光傳播速度計(jì)算得到預(yù)計(jì)的激光到達(dá)時(shí)間，以預(yù)計(jì)的激光到達(dá)時(shí)間為起點(diǎn)設(shè)定固定的時(shí)間長(zhǎng)度作為門控信號(hào)，門控信號(hào)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換模塊。
[0012]光電轉(zhuǎn)換模塊采用單光子探測(cè)器接收地面測(cè)站發(fā)射的激光脈沖，其中地面測(cè)站每隔一秒向本星載裝置發(fā)射一次激光脈沖。光電轉(zhuǎn)換模塊接收門控信號(hào)，觸發(fā)單光子探測(cè)器準(zhǔn)備接收，單光子探測(cè)器依據(jù)門控信號(hào)，在固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)接收入射的激光脈沖，當(dāng)該固定的時(shí)間長(zhǎng)度超時(shí)，則關(guān)閉單光子探測(cè)器并等待下次觸發(fā)；單光子探測(cè)器將接收的每個(gè)激光脈沖均進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成激光脈沖的電信號(hào)，記為電脈沖信號(hào)，并傳送給電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊；
[0013]電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊包括整周測(cè)量單元；其中整周測(cè)量單元由多個(gè)時(shí)鐘延遲單元串聯(lián)組成；對(duì)于星載時(shí)鐘產(chǎn)生的每個(gè)秒脈沖，以該秒脈沖的前沿記為開始信號(hào)，在該秒脈沖與下一個(gè)秒脈沖之間接收到的電脈沖信號(hào)的前沿記為結(jié)束信號(hào)，開始信號(hào)及其對(duì)應(yīng)結(jié)束信號(hào)之間形成時(shí)間閘門；串聯(lián)多個(gè)整周測(cè)量單元覆蓋時(shí)間閘門，計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)所包含的整周測(cè)量單元的個(gè)數(shù)，同時(shí)計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)不足整周部分所包含的時(shí)鐘延遲單元的個(gè)數(shù)，獲得時(shí)間閘門的時(shí)間測(cè)量值即為時(shí)差測(cè)量值；在固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)獲得每個(gè)秒脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)差測(cè)量值，所有時(shí)差測(cè)量值均發(fā)送至測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊；
[0014]測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊接收電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊發(fā)送的時(shí)差測(cè)量值，對(duì)時(shí)差測(cè)量值進(jìn)行處理獲得符合下傳格式的數(shù)據(jù)并下傳至地面測(cè)站。
[0015]有益效果:
[0016]本發(fā)明使用激光脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航衛(wèi)星與地面測(cè)站之間的時(shí)間傳遞和比對(duì)，具有單光子檢測(cè)功能，靈敏度極高；同時(shí)，測(cè)時(shí)精度極高，可以達(dá)到亞納秒量級(jí)，可以達(dá)到幾百皮秒。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)組成圖。
[0018]圖2為基于TDC的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)測(cè)量原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明所提出的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量?jī)x器，可以完成高精度光電轉(zhuǎn)換和時(shí)間測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞。即，將接收到的地面測(cè)站發(fā)射的激光脈沖信號(hào)快速、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)；同時(shí)，測(cè)量電脈沖信號(hào)與星載時(shí)鐘的秒脈沖之間的時(shí)間間隔；并將測(cè)量數(shù)據(jù)按一定格式編排后通過(guò)一定信道，以導(dǎo)航電文或者遙測(cè)信息形式下傳到地面測(cè)站。地面測(cè)站根據(jù)星載激光時(shí)差測(cè)量?jī)x器的測(cè)量數(shù)據(jù)，精確計(jì)算出星地時(shí)間系統(tǒng)的鐘差。
[0020]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]該裝置包括光電轉(zhuǎn)換模塊、電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊、測(cè)控指令接收處理模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊及電源模塊。
[0022]其中各模塊之間的連接關(guān)系為:光電轉(zhuǎn)換模塊連接電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊，測(cè)控指令接收處理模塊和測(cè)量數(shù)據(jù)處理及傳輸模塊分別與電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊相連，電源模塊為整個(gè)裝置提供電源。
[0023]電信號(hào)測(cè)量模塊連接星上參考時(shí)鐘，測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊以及測(cè)控指令接收處理模塊通過(guò)遙測(cè)通道與地面測(cè)站進(jìn)行通信。
[0024]地面測(cè)站每隔一秒向星上設(shè)備發(fā)射一個(gè)激光脈沖信號(hào)。
[0025](I)、測(cè)控指令接收處理模塊
[0026]該模塊接收地面測(cè)站發(fā)送的激光發(fā)射時(shí)刻，通過(guò)星地激光傳播路徑以及激光傳播速度計(jì)算得到預(yù)計(jì)的每個(gè)激光脈沖的到達(dá)時(shí)間，以預(yù)計(jì)的激光脈沖的到達(dá)時(shí)間為起點(diǎn)設(shè)定固定的時(shí)間長(zhǎng)度作為門控信號(hào)，觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換模塊的單光子探測(cè)器準(zhǔn)備接收。
[0027](2)、光電轉(zhuǎn)換模塊
[0028]該模塊采用單光子探測(cè)器接收入射的激光脈沖，光電轉(zhuǎn)換模塊接收門控信號(hào)，觸發(fā)單光子探測(cè)器準(zhǔn)備接收，單光子探測(cè)器依據(jù)門控信號(hào)，在固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)接收入射的激光脈沖，當(dāng)該固定的時(shí)間長(zhǎng)度超時(shí)，則關(guān)閉單光子探測(cè)器并等待下次觸發(fā)；所設(shè)定的固定的時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)該能夠保證地面測(cè)站每隔一秒發(fā)射的所有激光脈沖信號(hào)都能夠進(jìn)入單光子探測(cè)器。單光子探測(cè)器將接收的每個(gè)激光脈沖均進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成激光脈沖的電信號(hào)，記為電脈沖信號(hào)，并傳送給電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊。
[0029]常用的單光子探測(cè)器有光電倍增管、單光子雪崩二極管等。
[0030]由于本發(fā)明所提供的裝置是星載設(shè)備，而激光由地面發(fā)射，激光到達(dá)本裝置時(shí)，可能已經(jīng)衰減為單光子量級(jí)的光信號(hào)，因此本裝置所設(shè)計(jì)的光電轉(zhuǎn)換模塊所使用的期間必須具有極高的靈敏度，可以檢測(cè)到衰減到單光子量級(jí)的光信號(hào)；同時(shí)為能夠達(dá)到一定的測(cè)量精度，需要極其快速的光電轉(zhuǎn)換速度，將檢測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為秒脈沖電信號(hào)的時(shí)間達(dá)到幾十至百皮秒量級(jí)。
[0031]對(duì)于單光子探測(cè)器來(lái)說(shuō)，其每探測(cè)到一個(gè)入射光子后，都需要一定的恢復(fù)時(shí)間才能夠進(jìn)行下一次測(cè)量，在這個(gè)恢復(fù)時(shí)間內(nèi)，單光子探測(cè)器本身的熱噪聲以及其他干擾會(huì)產(chǎn)生虛假信號(hào)，因此本發(fā)明設(shè)定了固定的時(shí)間窗，該時(shí)間窗長(zhǎng)度固定，可形成門控，保證單光子探測(cè)器在門控時(shí)間內(nèi)探測(cè)到的入射光子可用，而在門控時(shí)間內(nèi)探測(cè)到的入射光子則會(huì)在測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊中作為野值進(jìn)行剔除。
[0032]由于地面反照光的干擾，對(duì)于單光子探測(cè)器所感應(yīng)到的光應(yīng)當(dāng)進(jìn)行濾波處理，可以在光路行進(jìn)的空間方向上進(jìn)行雜光抑制，即在入射光路上疊加帶通濾光片。
[0033](3)、電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊
[0034]該模塊是本發(fā)明的核心模塊，其功能是進(jìn)行時(shí)間間隔計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果傳送給測(cè)量數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊。該模塊包括整周測(cè)量單元。其中整周測(cè)量單元由多個(gè)時(shí)鐘延遲單元串聯(lián)組成。
[0035]本發(fā)明中，地面測(cè)站每隔一秒向星上設(shè)備發(fā)射一個(gè)激光脈沖信號(hào)，激光脈沖信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換之后同樣獲得每隔一秒一個(gè)電脈沖信號(hào)，每個(gè)電脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)星上參考時(shí)鐘的每一個(gè)秒脈沖。
[0036]對(duì)于星載時(shí)鐘產(chǎn)生的每個(gè)秒脈沖，以該秒脈沖的前沿記為開始信號(hào)，在該秒脈沖之后下一個(gè)秒脈沖之前接收到的電脈沖信號(hào)的前沿記為結(jié)束信號(hào)，每個(gè)開始信號(hào)及其對(duì)應(yīng)結(jié)束信號(hào)之間形成時(shí)間閘門；如圖2所示，開始信號(hào)和結(jié)束信號(hào)構(gòu)成的時(shí)間閘門為Tx。本模塊的目的是測(cè)量Τχ。
[0037]本模塊中所使用的時(shí)鐘延遲單元可以量化測(cè)量時(shí)間，當(dāng)使用多個(gè)時(shí)鐘延遲單元串聯(lián)獲得整周測(cè)量單元時(shí)，所得到的整周測(cè)量單元的時(shí)間間隔為Λ Τ。
[0038]由于不能夠精準(zhǔn)地獲知開始信號(hào)與結(jié)束信號(hào)的時(shí)刻，因此需要將多個(gè)整周測(cè)量單元進(jìn)行串聯(lián)以覆蓋時(shí)間閘門，計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)所包含的整周測(cè)量單元的個(gè)數(shù)，本實(shí)施例中可使用如下方法計(jì)算:由開始信號(hào)之后的第一個(gè)整周測(cè)量單元開始計(jì)數(shù)，至結(jié)束信號(hào)之后第一個(gè)整周測(cè)量單元結(jié)束計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)不包括結(jié)束信號(hào)之后的第一個(gè)整周測(cè)量單元，能夠獲得整周測(cè)量單元的個(gè)數(shù)為n，此時(shí)以整周測(cè)量單元獲得的時(shí)間為Ttl=IiX Λ T，Ttl如圖2所示。
[0039]同時(shí)計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)不足整周部分所包含的時(shí)鐘延遲單元的個(gè)數(shù)，計(jì)算獲得時(shí)差測(cè)量值；對(duì)于不足整周部分，如圖2中T1和T2，直接使用時(shí)鐘延遲單元進(jìn)行量化測(cè)量；其中，T1是開始信號(hào)到第一個(gè)整周開始的時(shí)間間隔；Τ2是結(jié)束信號(hào)到下一個(gè)整周開始的時(shí)間間隔。
[0040]由此獲得
[0041]Tx=VT1-T2
[0042]所測(cè)得的時(shí)間閘門的時(shí)間即為時(shí)差測(cè)量值，根據(jù)上述方法可以測(cè)得每個(gè)秒脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)差測(cè)量值，將所有時(shí)差測(cè)量值發(fā)送至測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊。
[0043](4)、測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊
[0044]測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊接收電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊送來(lái)的測(cè)量值，處理獲得符合下傳格式的測(cè)量數(shù)據(jù)并下傳。
[0045]本實(shí)施例中可設(shè)計(jì)該模塊包含時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)處理和時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)子模塊，分別完成時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和傳輸兩個(gè)功能。
[0046]401、時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)處理子模塊接收電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊送來(lái)的測(cè)量值，對(duì)于測(cè)量值進(jìn)行如下處理:
[0047]a、剔野篩選:在本發(fā)明中，對(duì)于在所設(shè)定的固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)進(jìn)入單光子探測(cè)器的入射光子，認(rèn)為可用，而由于單光子探測(cè)器本身的熱噪聲以及其他干擾信號(hào)，則可能在所設(shè)定的固定的時(shí)間長(zhǎng)度之外也會(huì)有部分虛假信號(hào)，這類信號(hào)在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后得到的值稱為野值，本實(shí)施例中對(duì)于如果沒有進(jìn)入所設(shè)定的固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的數(shù)據(jù)直接剔除，即將野值剔除，以減少無(wú)效數(shù)據(jù)的下傳量。
[0048]b、對(duì)于接收到的多個(gè)測(cè)量值進(jìn)行位數(shù)統(tǒng)一處理，對(duì)于超過(guò)設(shè)定位數(shù)的測(cè)量值四舍五入去掉多余位，對(duì)于不足設(shè)定位數(shù)的測(cè)量值對(duì)小數(shù)點(diǎn)后的末位補(bǔ)零。
[0049]C、對(duì)于所獲得的多個(gè)時(shí)差測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行分析，設(shè)定選擇區(qū)間，僅選取處于選擇區(qū)間內(nèi)的時(shí)差測(cè)量值，所設(shè)定的選擇區(qū)間應(yīng)當(dāng)容納了半數(shù)以上的時(shí)差測(cè)量值并且將明顯過(guò)高或者過(guò)低的時(shí)差測(cè)量值排除在外，這樣做能夠減少下傳數(shù)據(jù)量。
[0050]d、差分編排是對(duì)于經(jīng)過(guò)上述處理后的時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)，按照時(shí)間進(jìn)行排列，保留排列最前的時(shí)差測(cè)量值，同時(shí)將后一次時(shí)差測(cè)量值與前一次時(shí)差測(cè)量值取差值并保存，獲得差分編排后的時(shí)差測(cè)量值。差分編排能夠有效地減少測(cè)量數(shù)據(jù)下傳量。
[0051]經(jīng)過(guò)上述處理之后，獲得可供下傳的差分格式的測(cè)量值。
[0052]402、時(shí)差測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸子模塊可供下傳的差分格式的測(cè)量值組包后下傳。
[0053](5)、電源模塊
[0054]本實(shí)例中還包括了電源模塊，該模塊為激光時(shí)差測(cè)量?jī)x供電，接收測(cè)控指令接收處理模塊的控制指令。由于電源紋波或抖動(dòng)會(huì)影響測(cè)量精度，因此本實(shí)施例中采用了低紋波電源。
[0055]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置包括光電轉(zhuǎn)換模塊、電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊、測(cè)控指令接收處理模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊及電源模塊；其中各模塊之間的連接關(guān)系為:光電轉(zhuǎn)換模塊連接電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊，測(cè)控指令接收處理模塊和測(cè)量數(shù)據(jù)處理及傳輸模塊分別與電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊相連，電源模塊為整個(gè)裝置提供電源； 所述電信號(hào)測(cè)量模塊連接星上參考時(shí)鐘，測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊以及測(cè)控指令接收處理模塊通過(guò)遙測(cè)遙控通道與地面測(cè)站進(jìn)行通信；所述測(cè)控指令接收處理模塊接收地面測(cè)站發(fā)送的激光發(fā)射時(shí)刻，通過(guò)星地激光傳播路徑以及激光傳播速度計(jì)算得到預(yù)計(jì)的激光到達(dá)時(shí)間，以預(yù)計(jì)的激光到達(dá)時(shí)間為起點(diǎn)設(shè)定固定的時(shí)間長(zhǎng)度作為門控信號(hào)，門控信號(hào)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換模塊； 所述光電轉(zhuǎn)換模塊采用單光子探測(cè)器接收地面測(cè)站發(fā)射的激光脈沖，其中地面測(cè)站每隔一秒向本星載裝置發(fā)射一次激光脈沖，光電轉(zhuǎn)換模塊接收門控信號(hào)，觸發(fā)單光子探測(cè)器準(zhǔn)備接收，單光子探測(cè)器依據(jù)門控信號(hào)，在所述固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)接收入射的激光脈沖，當(dāng)該固定的時(shí)間長(zhǎng)度超時(shí)，則關(guān)閉單光子探測(cè)器并等待下次觸發(fā)；單光子探測(cè)器將接收的每個(gè)激光脈沖均進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成激光脈沖的電信號(hào)，記為電脈沖信號(hào)，并傳送給電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊； 所述電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊包括整周測(cè)量單元；其中整周測(cè)量單元由多個(gè)時(shí)鐘延遲單元串聯(lián)組成；對(duì)于星載時(shí)鐘產(chǎn)生的每個(gè)秒脈沖，以該秒脈沖的前沿記為開始信號(hào)，在該秒脈沖與下一個(gè)秒脈沖之間接收到的電脈沖信號(hào)的前沿記為結(jié)束信號(hào)，開始信號(hào)及其對(duì)應(yīng)結(jié)束信號(hào)之間形成時(shí)間閘門；串聯(lián)多個(gè)整周測(cè)量單元覆蓋時(shí)間閘門，計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)所包含的整周測(cè)量單元的個(gè)數(shù)，同時(shí)計(jì)算時(shí)間閘門內(nèi)不足整周部分所包含的時(shí)鐘延遲單元的個(gè)數(shù)，獲得時(shí)間閘門的時(shí)間測(cè)量值即為時(shí)差測(cè)量值；在所述固定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)獲得每個(gè)秒脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)差測(cè)量值，所有時(shí)差測(cè)量值均發(fā)送至測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊； 所述測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊接收電信號(hào)時(shí)間測(cè)量模塊發(fā)送的時(shí)差測(cè)量值，對(duì)時(shí)差測(cè)量值進(jìn)行處理獲得符合下傳格式的數(shù)據(jù)并下傳至地面測(cè)站。
2.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換模塊中在入射光路上疊加帶通濾光片。
3.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換模塊的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為秒脈沖電信號(hào)的時(shí)間達(dá)到幾十至百皮秒量級(jí)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊對(duì)于接收到的測(cè)量值進(jìn)行剔野篩選處理，對(duì)于固定的時(shí)間長(zhǎng)度之外的數(shù)據(jù)直接剔除。
5.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊對(duì)于接收到的多個(gè)測(cè)量值進(jìn)行位數(shù)統(tǒng)一處理，對(duì)于超過(guò)設(shè)定位數(shù)的測(cè)量值四舍五入去掉多余位，對(duì)于不足設(shè)定位數(shù)的測(cè)量值對(duì)小數(shù)點(diǎn)后的末位補(bǔ)零。
6.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊對(duì)于所獲得的時(shí)差測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)定選擇區(qū)間，僅選取處于選擇區(qū)間內(nèi)的時(shí)差測(cè)量值。
7.如權(quán)利要求1所述的一種星載時(shí)間系統(tǒng)的星地激光時(shí)差測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量數(shù)據(jù)處理傳輸模塊對(duì)于接收到的時(shí)差測(cè)量值進(jìn)行差分編排處理:將時(shí)差測(cè)量值按照時(shí)間進(jìn)行排列，保留排列最前的時(shí)差測(cè)量值，同時(shí)將后次時(shí)差測(cè)量值與前次時(shí)差測(cè)量值取差值并保存，獲得差分編排后的時(shí)差測(cè)量值。
【文檔編號(hào)】G04G7/00GK104181807SQ201310200426
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】王劼, 張忠萍, 黃佩誠(chéng), 胡偉, 廖瑛, 葉揚(yáng), 孟文東, 張海峰, 陳婉珍 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部