本發(fā)明涉及一種地面站遙控指令注入衛(wèi)星的方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)衛(wèi)星遙控指令注入的過程中，不同衛(wèi)星占用不同測控頻點。當多個地面站同時對一顆衛(wèi)星注入遙控指令時會發(fā)生通信間的干擾從而使指令注入失敗。因此地面測控網(wǎng)的設(shè)計、建設(shè)工作將變得較為復(fù)雜，無法適應(yīng)靈活的使用需求。在較先進的擴頻遙控指令注入方法中，由于不同衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠惒教匦砸约皵U頻碼的碼間干擾，可以同時接入并注入遙控指令的地面站數(shù)量小于10個，同時接入并向衛(wèi)星注入遙控指令的地面站數(shù)量非常有限，并且會大大增加星上接收設(shè)備的實現(xiàn)復(fù)雜度。隨著衛(wèi)星應(yīng)用的逐漸開放和多樣化，多個地面站同時注入遙控指令的應(yīng)用場景將會越來越多，有必要提供一種更加經(jīng)濟的方法來實現(xiàn)多個地面站利用相同頻點對同一顆衛(wèi)星注入遙控指令。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了使在多地的地面站利用相同頻點對同一顆衛(wèi)星注入遙控指令，本發(fā)明提供了一種地面站遙控指令注入衛(wèi)星的方法，包括對地面站遙控指令注入端口進行區(qū)分的步驟；對所注入遙控指令進行組幀并獲得傳輸幀的步驟；多個地面站同時接入同一衛(wèi)星的步驟；協(xié)調(diào)多個地面站向同一衛(wèi)星按時序發(fā)送傳輸幀的步驟；所述對地面站遙控指令注入端口進行區(qū)分的步驟，包括通過地面站讀取傳輸源地址信息、目的地址信息、源端口號信息、目的端口號信息和傳輸優(yōu)先級信息的操作；然后將傳輸源地址信息、目的地址信息、源端口號信息、目的端口號信息和傳輸優(yōu)先級信息加入到傳輸幀幀頭位置的操作。

優(yōu)選的，所述對所注入遙控指令進行組幀并獲得傳輸幀的步驟，包括將地面站遙控指令按照固定長分割為多個數(shù)據(jù)包的操作；將數(shù)據(jù)包組幀加入傳輸幀的操作。

優(yōu)選的，所述協(xié)調(diào)多個地面站向同一衛(wèi)星按時序發(fā)送傳輸幀的步驟是通過每個地面站之間基于碰撞檢測的信道保留多址接入方式實現(xiàn)的，包括地面站對衛(wèi)星進行等待的操作，地面站通過有線網(wǎng)絡(luò)接收信道頻點狀態(tài)的操作，若衛(wèi)星與地面站之間的通信頻點空閑，則地面站向衛(wèi)星發(fā)送傳輸幀的操作；否則，地面站對衛(wèi)星進行重新等待的操作；

若地面站向衛(wèi)星發(fā)送傳輸幀的操作成功，則檢測是否收到衛(wèi)星的應(yīng)答；若收到應(yīng)答，則上行發(fā)送同一服務(wù)的后繼傳輸幀；否則，地面站對衛(wèi)星進行重新等待的操作。

優(yōu)選的，所述地面站對衛(wèi)星進行重新等待的操作是由地面站額外等待一個隨機間隔時間來實現(xiàn)的。

優(yōu)選的，所述地面站額外等待一個隨機間隔是由每個地面站自行生成隨機數(shù)并配合某一個地面站對其它地面站發(fā)送廣播指令來完成的。

本發(fā)明采用對地面站遙控指令注入端口進行區(qū)分的步驟是為了區(qū)別節(jié)點地址，使不同地面站互相區(qū)分來實現(xiàn)多個地面站與同一衛(wèi)星之間具有不同通信鏈路。并且對同一地面站采用服務(wù)端口號區(qū)分相同節(jié)點的不同服務(wù)，使同一頻率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸通道能夠被重復(fù)使用。

采用這種方式，同一顆衛(wèi)星能夠同時被65536個地面站接入遙控。當多個地面站需要同時對一顆衛(wèi)星注入遙控指令時，地面站之間通過碰撞檢測實現(xiàn)信道保留從而完成多址接入，利用隨機接入和分時復(fù)用同一頻率的衛(wèi)星遙控傳輸通道來對衛(wèi)星進行遙控指令注入。通過共享測控頻點實現(xiàn)對多個地面站的低成本遙控。通過碰撞檢測和信道保留來協(xié)調(diào)地面站向各衛(wèi)星按時序上傳遙控數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是發(fā)送端發(fā)送傳輸幀步驟示意圖。

圖2是接收端接收傳輸幀步驟示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具體實施方式做詳細說明。

如圖1發(fā)送端發(fā)送傳輸幀步驟示意圖和圖2接收端接收傳輸幀步驟示意圖所示，在衛(wèi)星遙控任務(wù)中，上行注入衛(wèi)星遙控數(shù)據(jù)是星地鏈路的主要任務(wù)。本發(fā)明的具體實施方式采用下述步驟實現(xiàn)上行注入衛(wèi)星遙控指令。通過地面站對衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)來實現(xiàn)上行注入衛(wèi)星遙控指令。

為了區(qū)分多個地面站向同一衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要使用不同的節(jié)點地址來使不同地面站互相區(qū)分來實現(xiàn)多個地面站與同一衛(wèi)星之間具有的不同通信鏈路。針對同一顆衛(wèi)星，這些通信鏈路具有相同的傳輸頻率。通過對遙控指令注入端口進行區(qū)分使來自地面站的上行注入衛(wèi)星的遙控指令數(shù)據(jù)得以區(qū)分。在上行注入衛(wèi)星遙控指令時，地面站作為發(fā)送端且衛(wèi)星作為接收端。這一過程是對地面站遙控指令注入端口進行區(qū)分。對地面站遙控指令注入端口進行區(qū)分，包括通過各地面站讀取傳輸源地址信息、目的地址信息、源端口號信息、目的端口號信息和傳輸優(yōu)先級信息；然后將傳輸源地址信息、目的地址信息、源端口號信息、目的端口號信息和傳輸優(yōu)先級信息加入到傳輸幀幀頭位置。

上行注入衛(wèi)星遙控指令是將地面站遙控指令注入衛(wèi)星的過程。所注入的遙控指令必須是有具體內(nèi)容的，這些具體內(nèi)容被壓縮在傳輸幀內(nèi)，即對所注入遙控指令進行組幀并獲得傳輸幀。首先，地面站將衛(wèi)星遙控指令按照固定長分割成多個數(shù)據(jù)包，并且每一數(shù)據(jù)包被封裝在一傳輸幀內(nèi)。每項衛(wèi)星遙控指令按照至少為200字節(jié)被分割為多個定長的數(shù)據(jù)包。傳輸幀的數(shù)據(jù)格式由源地址字段、目的地址字段、源端口號字段、目的端口號字段、優(yōu)先級字段、衛(wèi)星遙控數(shù)據(jù)包字段和檢驗碼字段組成。其中，源地址信息占用2字節(jié)、目的地址信息占用2字節(jié)、源端口號信息占用1字節(jié)、目的端口號信息占用1字節(jié)、優(yōu)先級信息占用1字節(jié)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)包信息占用至少200字節(jié)、檢驗碼信息占用4字節(jié)。每一個傳輸幀所占用的字節(jié)為以上字節(jié)之和。

源地址是發(fā)送遙控指令的不同地面站標識號。目的地址是接收遙控指令的不同衛(wèi)星標識號。源端口號是地面站的遙控指令發(fā)送服務(wù)類型號，用于區(qū)分同一地面站上的不同服務(wù)。目的端口號是衛(wèi)星的遙控指令接收處理服務(wù)類型號，用于區(qū)分接收端不同服務(wù)。優(yōu)先級是由該遙控指令幀的重要性決定的，越重要的遙控指令幀，其優(yōu)先級越高。優(yōu)先級用于控制不同用戶的接入順序，在多個地面站向同一衛(wèi)星傳送傳輸幀時，用于控制不同服務(wù)的傳輸幀注入同一衛(wèi)星的順序。

一項衛(wèi)星遙控指令從其第一位數(shù)據(jù)起按每至少200字節(jié)長截取一個衛(wèi)星遙控數(shù)據(jù)包。因此，一項衛(wèi)星遙控指令能夠被分成多個衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)包。在一項衛(wèi)星遙控指令被分割后，若一份衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)包不足200字節(jié)長，則不足部分用0占位。這樣，較長的衛(wèi)星遙控指令被分割為多個200字節(jié)長的衛(wèi)星遙控數(shù)據(jù)包。

檢驗碼信息可以采用CRC檢驗碼生成，然后將生成的CRC檢驗碼加入至傳輸幀。

多個地面站能夠同時接入同一衛(wèi)星，但是多個地面站向同一顆衛(wèi)星不能同時注入遙控指令。因此，需要協(xié)調(diào)多個地面站向同一衛(wèi)星按時序上傳衛(wèi)星遙控數(shù)據(jù)。這就要求協(xié)調(diào)多個地面站向同一衛(wèi)星按時序發(fā)送輸幀。

采用碰撞檢測的信道保留多址接入方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多個地面站對一顆衛(wèi)星共享頻點遙控且按時序上傳衛(wèi)星遙控指令數(shù)據(jù)，兼顧傳輸突發(fā)簡單遙控指令短報文和軌道參數(shù)注入指令連續(xù)數(shù)據(jù)流。各地面站通過有線網(wǎng)絡(luò)相互連接。如果一個地面站處于遙控指令的發(fā)送狀態(tài)，那么處于遙控指令發(fā)送狀態(tài)的地面站通過有線網(wǎng)絡(luò)向處于等待狀態(tài)的地面站廣播發(fā)送信道被占用的信息。接收到信道被占用信息的地面站將選擇等待一定時延后再次嘗試發(fā)送衛(wèi)星遙控指令數(shù)據(jù)流。各地面站通過網(wǎng)絡(luò)完成碰撞檢測的信道保留多址傳輸數(shù)據(jù)。碰撞檢測的信道保留多址傳輸數(shù)據(jù)包括地面站對衛(wèi)星進行等待，地面站通過有線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)地面站之間遙控指令發(fā)送狀態(tài)的信息交互，從而實現(xiàn)多個地面站之間的碰撞檢測。

此時，地面站為發(fā)送端，衛(wèi)星為接收端。地面站對衛(wèi)星進行等待以判斷是否能夠向衛(wèi)星發(fā)送遙控指令傳輸幀。

地面站發(fā)送遙控指令傳輸幀。地面站之間每隔一定時間通過有線網(wǎng)絡(luò)通信信道檢測信道是否被占用。如果信道頻點被占用，則意味著信道頻點繁忙，該信道不可用。此時，有某一地面站正在發(fā)送遙控指令，其他地面站接收到信道頻點繁忙狀態(tài)信息不會向衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)。并且其他地面站進行重新等待。當無地面站向衛(wèi)星發(fā)送信息時，即衛(wèi)星頻點空閑，地面站發(fā)出遙控指令數(shù)據(jù)并等待衛(wèi)星作出應(yīng)答信號。當?shù)孛嬲臼盏叫l(wèi)星應(yīng)答信號，地面站能夠確定傳輸幀發(fā)送成功并且繼續(xù)發(fā)送下一個傳輸幀至完成該地面站同一服務(wù)的所有遙控指令數(shù)據(jù)上注，然后該地面站再次進入等待。如果地面站未收到衛(wèi)星應(yīng)答信號，則該地面站認定傳輸幀發(fā)送失敗。地面站之間重新進行碰撞檢測，確定頻點是否可用。

衛(wèi)星接收傳輸幀。衛(wèi)星會等待地面站傳輸數(shù)據(jù)。一旦衛(wèi)星接收到地面站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則衛(wèi)星就返回相應(yīng)的應(yīng)答。

地面站之間進行碰撞檢測后，結(jié)果顯示頻點繁忙時，地面站通過調(diào)節(jié)碰撞檢測等待間隔時間T(n)來再次對地面站進行碰撞檢測。每個地面站之間將按相同等待間隔時間T(1)收取道占用狀態(tài)信息。如無法接入衛(wèi)星，則地面站需要在一個隨機間隔δt(n)后對信道占用狀態(tài)再次進行檢測以嘗試接入衛(wèi)星。

如果某個地面站需要向衛(wèi)星連續(xù)地注入的遙控指令，那么這顆處于發(fā)送狀態(tài)的地面站將通過網(wǎng)絡(luò)向處于等待狀態(tài)的地面站發(fā)送指令以調(diào)節(jié)處于等待狀態(tài)的地面站的初始等待相位Δt，并在其中一個地面站上行注入連續(xù)數(shù)據(jù)流時，調(diào)度其它地面站進行回避。

信道占用信息接收等待時間為T(n)＝T(1)+δt(n)+Δt，其中n為成功接入前檢測信道占用狀態(tài)信息的次數(shù)。若某一地面站成功接入衛(wèi)星，則其n值恢復(fù)為1。T(1)為衛(wèi)星入境后，地面站發(fā)送遙控指令前第一次信道占用狀態(tài)信息檢測的等待時間，所有衛(wèi)星具有相同T(1)。δt(n)為任一地面站每次檢測信道占用狀態(tài)信息后，發(fā)現(xiàn)頻點繁忙或者接入失敗后，地面站自動生成隨機數(shù)并依此增加的隨機等待時間，該時間小于T(1)并且δt(1)＝0。Δt默認為0，每個處于信道占用狀態(tài)的地面站主動通過發(fā)送廣播指令的方式對其他處于等待狀態(tài)的地面站發(fā)送繼續(xù)等待指令，該指令要求處于等待狀態(tài)的地面按照Δt值等待，在發(fā)送廣播指令的地面站成功接入衛(wèi)星并注入指令后，Δt自動恢復(fù)為0。當?shù)孛嬲鹃L時間占用頻點發(fā)送較大數(shù)據(jù)時，可以主動申請調(diào)整其他地面站的初始等待相位Δt，發(fā)送廣播指令至其他所有聯(lián)網(wǎng)地面站，使各地面站Δt＝D，各地面站將在原有初始等待相位不變的條件下同時延后D時長后嘗試接入，則Δt自動恢復(fù)為0。

當某地面站請求設(shè)置Δt＝0時，被調(diào)整地面站將記錄實際信道占用時長L，并與D進行比較，系統(tǒng)設(shè)計余量為P且0≤P≤1。如果出現(xiàn)(1+P)×L小于D，則所有聯(lián)網(wǎng)的地面站可以在下次收到該Δt設(shè)置請求時予以拒絕。這樣能夠避免將來自網(wǎng)絡(luò)外的干擾信息誤認為是來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息，避免初始等待相位Δt被惡意調(diào)整。

采用節(jié)點地址使不同地面站之間互相區(qū)分，并通過服務(wù)端口號區(qū)分相同節(jié)點的不同服務(wù)，使同一衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸通道能夠被重復(fù)使用。采用這種方式，同一顆衛(wèi)星能夠同時被65536個地面站接入遙控。地面站之間通過有線網(wǎng)絡(luò)連接，互相傳遞信道占用信息并實現(xiàn)隨機接入和分時復(fù)用來實現(xiàn)共享衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸通道以完成地面站與衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)。通過共享測控頻點實現(xiàn)多個地面站對同一顆衛(wèi)星的低成本遙控指令數(shù)據(jù)注入。通過對信道占用信息接收等待時間的調(diào)整實現(xiàn)對各地面站接入、使用相同頻點發(fā)送遙控指令，以避免地面站之間的干擾。這種方法大大降低了實現(xiàn)成本和技術(shù)風險，具有較強的工程應(yīng)用和系統(tǒng)的可實現(xiàn)性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。