一种导航卫星主备卫星钟的无缝切换方法

摘要

一种导航卫星主备卫星钟的无缝切换方法，首先对主备卫星钟信号进行双混频时差测量，并将相位差计数器数值按一定频度保持在存储器中，在时序逻辑控制下分时对存储器中的数据进行频差处理、相差处理和秒脉冲同步处理。在频差处理时间段，完成主备钟信号频率的同步。在相差处理时间段，完成主备钟信号相位的同步。在秒脉冲同步处理时间段，将备钟产生的秒脉冲起始变化沿与主钟的秒脉冲起始变化沿同步。主备钟均产生卫星钟频率信号和秒脉冲信号，在进行主备钟切换时，同时切换卫星钟频率信号和秒脉冲信号的输出。采用本发明方法进行主备工作钟切换时引起的卫星钟主备钟差很小，秒脉冲信号连续，可保证卫星钟主备切换时不影响导航信号连续使用的需求。

主权项

一种导航卫星主备卫星钟的无缝切换方法，其特征在于步骤如下：(1)在导航卫星的卫星钟内部设置主备两套时钟发生器，其中第一时钟发生器以第一原子钟为参考，第二时钟发生器以第二原子钟为参考，第一原子钟和第二原子钟的输出信号标称频率相同；(2)第一时钟发生器通过直接数字频率合成的方式生成信号F10，第二时钟发生器通过直接数字频率合成的方式生成信号F20；直接数字频率合成时，在相位累加器和正弦查表之间增加一级相位校准器；(3)F10信号与第一原子钟的输出信号进行混频、带通滤波和锁相，锁相环输出两路信号，一路作为第一卫星钟的钟频率信号F1，另一路作为第一秒脉冲发生器的参考并通过第一秒脉冲发生器生成第一秒脉冲信号；(4)F20信号与第二原子钟的输出信号进行混频、带通滤波和锁相，锁相环输出两路信号，一路作为第二卫星钟的钟频率信号F2，另一路作为第二秒脉冲发生器的参考并通过第二秒脉冲发生器生成第二秒脉冲信号；(5)采用同一个晶体振荡器作为本振分别对F1信号和F2信号进行下变频，得到低频信号f1和低频信号f2作为相位计的两个输入，其中一个低频信号的上升沿作为相位计的启动脉冲，另一个低频信号的上升沿作为相位计的停止脉冲；相位计对两个低频信号之间的相差进行计数，计数值按一定采样频度保存到存储器中；(6)分时进行频差处理、相差处理和秒脉冲起始变化沿同步处理，三种处理循环重复进行，在频差处理时间段，连续读取存储器中的N个相位计计数值，首先进行前后相位计计数值的两两差分处理及计数满程模糊处理，得到连续N‑1个钟频率信号F1和钟频率信号F2的相差值，然后对所述N‑1个相差值再进行前后两两差分处理，得到N‑2个相邻采样周期内钟频率信号F1和钟频率信号F2的相差变化量，该相位变化量与采样周期相比得到N‑2个钟频率信号F1 和钟频率信号F2的频率差，N‑2个频率差求均值后根据该均值对第一时钟发生器或者第二时钟发生器的频率控制字进行调整，使得两个时钟发生器产生的钟信号频率同步；所述的计数满程模糊处理是指，针对差分处理时在满程时刻出现的大跳跃，根据差分后相位变化趋势和满程刻度进行满程刻度模糊剔除；在相差处理时间段，连续读取存储器中的N个相位计计数值，首先进行前后相位计计数值的两两差分处理及计数满程模糊处理，得到连续N‑1个钟频率信号F1和钟频率信号F2的相差数据，对此N‑1个相差数据进行二次曲线拟合，得到与此N‑1个相差数据均方误差最小的二次曲线方程并利用该二次曲线方程预测M个采样周期后钟频率信号F1和钟频率信号F2的相差，相差预测值经系数变换得到时钟发生器中相位校准器所需调整的相位值，并在M个采样周期后对第一时钟发生器或者第二时钟发生器进行相位校准，使得两个时钟发生器产生的钟信号相位同步；在秒脉冲起始变化沿同步处理时间段，将两个秒脉冲发生器产生的两路秒脉冲信号的起始变化沿同步；需要切换主备钟时，同时切换卫星钟频率信号输出及其对应的秒脉冲信号输出。