本發明涉及星上系統的時間同步，具體涉及一種多模式下高精度pps授時測試系統及方法。
背景技術：
1、高精度時間同步對星上系統至關重要，是確保星上各個單機與其他系統(如慣性導航系統)協調工作，提高測量精度，確保航天器在復雜環境中的穩定運行的前提。因此，星載單機的地面測試就要求嚴格的時間同步，以便驗證單機的時間精度以及與其他系統的數據關聯。
2、全球導航衛星系統，即gnss，通過多個衛星向地面發射信號，接收器進行三角測量，從而確定自身的經度、緯度等信息。采用gnss的定位信號能為上述領域提供高精度時間、位置信息。
3、在對星載單機進行時間同步地面測試時，一方面需要提供高精度高可靠性的時間信息；另一方面需要模擬在星上可能發生的各種情況。這就要求地面測試系統保證輸出信息的可靠性和精度同時設計多種錯誤情況，而現有技術缺少同時滿足兩個要求。
技術實現思路
1、本發明為解決現有技術中在地面環境下難以對星載單機進行全面時間同步測試的問題，提供一種多模式下高精度pps授時測試系統及方法。本發明的測試系統擁有外部與內部兩套時間系統，能同時接收外部gnss信號和內部系統計時，在保證時間精度的同時確保時間信號的穩定性。此外本發明設計四種發送模式，從而實現對星載單機時間同步精度的全面測試。
2、一種多模式下高精度pps授時測試系統，所述測試系統包括gnss接收模塊、soc片上系統、電源管理模塊以及差分輸出模塊；所述電源管理模塊為各模塊供電；所述soc片上系統包括秒脈沖生成模塊、pps輸出模塊、報文輸入模塊、經緯度讀取模塊、utc時間更新模塊和報文輸出模塊；
3、所述gnss接收模塊獲取gnss信號，所述gnss信號包括外部pps秒脈沖及衛星定位信息；
4、所述秒脈沖生成模塊利用soc片上系統的外部恒溫晶振，生成秒脈沖，同時接收所述外部pps秒脈沖，將所述外部pps秒脈沖作為所述測試系統的絕對時間基準；所述秒脈沖生成模塊將生成的秒脈沖傳送至pps輸出模塊，utc時間更新模塊以及報文輸出模塊；
5、所述pps輸出模塊將接收的秒脈沖擴展至多路用于多臺設備的同步授時測試，并根據當前pps輸出模塊的輸出模式選擇是否發送pps信號；
6、所述報文輸入模塊接收gnss信號中的衛星定位信息，并解析經緯度信息和utc時間信息分別傳送至經緯度讀取模塊和utc時間更新模塊；
7、所述經緯度讀取模塊獲取經緯度信息并傳送至報文輸出模塊；
8、所述utc時間更新模塊同時實現本地計時和報文時間更新；當接收到秒脈沖生成模塊的秒脈沖上升沿時啟動utc時間更新模塊；判斷接收所述報文輸入模塊的utc時間信息是否有效，若utc時間信息有效，則將讀取的utc時間信息覆蓋系統本地的utc時間；若utc時間信息無效，則啟動內部時間系統；
9、所述報文輸出模塊根據當前的輸出模式，按照通信協議向差分輸出模塊發送當前經緯度信息和utc時間信息；
10、所述差分輸出模塊將utc時間信息和pps秒脈沖通過多種通信方式輸出。
11、本發明還提供一種多模式下高精度pps授時測試方法，該方法通過所述一種多模式下高精度pps授時測試系統實現，該方法由以下步驟實現：
12、步驟一、將gnss接收模塊、差分輸出模塊以及soc片上系統的接口正確連接；系統進行初始化；
13、步驟二、所述soc片上系統的報文輸入模塊判斷否接收到報文數據，若未收到報文數據時，則繼續等待；若接收到報文數據，則將報文數據按行存入緩沖區，讀取utc時間信息和經緯度信息；
14、soc片上系統同時判斷是否產生f2p中斷，如果是，執行步驟三；否則，繼續等待f2p中斷；
15、步驟三、延時100ms，執行步驟四；同時，判斷pps輸出模塊的pps輸出模式；執行步驟五；
16、步驟四、延時完成后，判斷報文輸出模塊的輸出模式，如果輸出模式為發送，則發送utc時間信息和經緯度信息，否則，繼續判斷；
17、步驟五、如果pps輸出模式為發送，則pps輸出模塊發送信息，否則，繼續判斷。
18、本發明的有益效果：
19、本發明的測試系統包括一套完整的衛星信號接收、數據處理與同步時間輸出的硬件系統，系統集成度高、時間精度高，便于編程，設置多種模式，能同時給多個星載單機提供時間同步信息，為星載單機的地面測試提供了簡單可靠的時間同步系統。
20、本發明的測試設備包括外部時間和內部時間兩套時間系統，外部時間系統依靠gnss衛星信號獲取準確整秒脈沖時刻和當前時間位置信息，用于對準內部時間系統；內部時間系統依靠恒溫晶振生成精確秒信息。當外部時間系統不可用時，本設備也可穩定輸出pps秒脈沖與時間信息；當外部時間系統可用且信息有效時，內部時間系統被對準，消除了晶振的時間誤差并且獲得精確位置信息。
1.一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征是：所述測試系統包括gnss接收模塊、soc片上系統、電源管理模塊以及差分輸出模塊；所述電源管理模塊為各模塊供電；所述soc片上系統包括秒脈沖生成模塊、pps輸出模塊、報文輸入模塊、經緯度讀取模塊、utc時間更新模塊和報文輸出模塊；
2.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征在于：所述測試系統還包括按鍵組和led燈組；所述按鍵組用于切換所述測試系統發送報文信號或不發送報文信號模式，發送pps脈沖或不發送pps脈沖四種模式；所述led燈組用于指示當前系統的模式。
3.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征在于：所述報文輸出模塊根據接收的秒脈沖生成模塊的秒脈沖的上升沿，則表示整秒時刻到來，報文輸出模塊判斷經緯度讀取模塊中的數據是否有效，若數據有效，則按照通信協議打包采用rs422和can總線兩種方式在輸出報文模式下發送經緯度信息；若數據無效，則不發送經緯度信息；所述報文輸出模塊獲取utc時間更新模塊內當前的時間戳信息，按照通信協議打包采用rs422和can總線兩種方式在輸出報文模式下發送。
4.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征在于：所述gnss接收模塊包括天線和gnss接收機芯片，用于獲取外部pps脈沖和nmea-0183協議的衛星定位信息，將獲取外部pps秒脈沖作為所述測試系統的絕對時間基準。
5.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征在于：pps輸出模塊將秒脈沖成生模塊生成的秒脈沖復制三路，接到pps差分輸出芯片，實現在低延時下輸出多路秒脈沖，用于多臺星載單機授時測試；所述pps輸出模塊在輸出pps模式下發送秒脈沖；在不輸出pps模式下不發送秒脈沖。
6.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統，其特征在于：所述差分輸出模塊包括can差分輸出芯片、rs422差分輸出芯片和pps差分輸出芯片；
7.根據權利要求1所述的一種多模式下高精度pps授時測試方法，其特征是：該方法通過權利要求1-6所述的一種多模式下高精度pps授時測試系統實現，該方法的具體過程為：
8.根據權利要求7所述的一種多模式下高精度pps授時測試方法，其特征在于：步驟二中，接收到報文數據后，判斷所述數據是否有效，若數據有效，則將接收標志位置1；若數據無效，則將接收標志位置0。
9.根據權利要求7所述的一種多模式下高精度pps授時測試方法，其特征在于：步驟二中，當產生f2p中斷，fpga將秒脈沖復制并擴展為三路，再判斷此時pps輸出模塊的輸出模式，若輸出模式為發送，則通過pps差分輸出芯片輸出；否則不發送pps脈沖。
10.根據權利要求7所述的一種多模式下高精度pps授時測試方法，其特征在于：步驟四中，報文輸出模塊發送utc時間信息時需判斷接收utc時間信息的接收標志位是否為1，若為1，則輸出外部接收的utc時間信息，將當前utc時間信息打上時間戳并打包；若為0，則啟用內部時間系統，即內部utc時間+1，對更新后的時間打上時間戳打包發送；