本發(fā)明涉及一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，屬于低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的擴(kuò)展和大量數(shù)據(jù)落地需求的增長，考慮到我國境外部署地面信關(guān)站困難、低軌衛(wèi)星對(duì)地快速移動(dòng)造成過境時(shí)間受限等原因，如何充分利用衛(wèi)星過境時(shí)間且最大能力提升通信容量是目前低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

2、目前低軌通信衛(wèi)星饋電鏈路載荷通常配置單套大功率放大器、大口徑機(jī)械可轉(zhuǎn)動(dòng)天線等載荷設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。由于衛(wèi)星對(duì)地快速移動(dòng)，與固定信關(guān)站的可見時(shí)長有限，因此境內(nèi)需部署多個(gè)信關(guān)站與衛(wèi)星接力建鏈以提升星地通信時(shí)長和通信容量；但是，目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星在兩個(gè)信關(guān)站接力過程中存在鏈路中斷的情況，即在離開原有信關(guān)站時(shí)與地面鏈路中斷，直至與下一個(gè)信關(guān)站重新建立鏈路。在整個(gè)中斷過程中，需重新完成天線預(yù)指向、鏈路同步、路由更新擴(kuò)散等動(dòng)作，耗時(shí)較長；尤其，為降低天線轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)衛(wèi)星和其他載荷的微振動(dòng)影響，通常設(shè)置天線轉(zhuǎn)動(dòng)速率很低，而低軌衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍通常都較大，因此天線轉(zhuǎn)動(dòng)由上一個(gè)信關(guān)站位置指向新的信關(guān)站位置會(huì)造成長時(shí)間鏈路中斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提出的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，通過配置信號(hào)處理、兩路射頻通道和兩組雙圓極化反射面天線，通過圓極化復(fù)用的方式可提升一倍通信容量。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，具體包括以下步驟：

4、步驟1，衛(wèi)星與地面信關(guān)站a穩(wěn)定建鏈，實(shí)現(xiàn)兩路高速信號(hào)雙向傳輸；其中，兩套射頻通道均匹配至同一副天線，另一副天線處于休眠或待啟動(dòng)狀態(tài)；

5、步驟2，衛(wèi)星依據(jù)其信號(hào)處理模塊中存儲(chǔ)的任務(wù)模型、地面信關(guān)站位置和衛(wèi)星實(shí)時(shí)軌跡實(shí)時(shí)計(jì)算鏈路建立時(shí)間更長，更可靠的信關(guān)站位置；

6、若衛(wèi)星與地面信關(guān)站b的可見時(shí)更長、鏈路更穩(wěn)；衛(wèi)星的信號(hào)處理模塊產(chǎn)生指令控制休眠天線提前指向地面信關(guān)站b，并且天線由休眠狀態(tài)進(jìn)入待啟用狀態(tài)；

7、步驟3，信號(hào)處理模塊上報(bào)路由更新指示給地面網(wǎng)絡(luò)控制中心，地面網(wǎng)絡(luò)控制中心收到路由更新指示后完成路由更新和擴(kuò)散，并將其中一個(gè)鏈路數(shù)據(jù)切換至星間鏈路傳輸，生成指令控制其中射頻通道端口切換至待啟用天線，進(jìn)行信號(hào)同步和鏈路監(jiān)測；

8、步驟4，信號(hào)處理模塊將衛(wèi)星與待進(jìn)入地面信關(guān)站的鏈路監(jiān)測情況和路由更新指示再次上報(bào)至地面網(wǎng)絡(luò)控制中心，地面網(wǎng)絡(luò)控制中心感知后進(jìn)行路由更新和擴(kuò)散；

9、步驟5，星座路由更新后，原有落地?cái)?shù)據(jù)切換至新建立饋電鏈路；

10、步驟6，信號(hào)處理模塊產(chǎn)生指令控制原有通道端口與新鏈路天線進(jìn)行匹配，重信進(jìn)行信號(hào)同步和鏈路監(jiān)測；

11、步驟7，新鏈路同步完成，信號(hào)處理模塊根據(jù)周期的鏈路監(jiān)測情況上報(bào)至地面網(wǎng)絡(luò)控制中心，地面網(wǎng)絡(luò)控制中心感知后進(jìn)行路由更新和擴(kuò)散；

12、步驟8，衛(wèi)星與地面信關(guān)站的通信鏈路恢復(fù)至兩路；將原有星間通信數(shù)據(jù)落地或者將新增業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)落地；

13、步驟9，衛(wèi)星在兩個(gè)地面信關(guān)站中接力完成。

14、進(jìn)一步的，所述步驟3的新鏈路搭建過程中，星地通信容量降為一路。

15、進(jìn)一步的，步驟1中，基于雙圓極化方式天線實(shí)現(xiàn)兩路雙向信號(hào)傳輸；后續(xù)單路信號(hào)通過多載波方式提升星地通信容量。

16、進(jìn)一步的，步驟3中，配置兩幅雙圓極化天線交替使用，并在進(jìn)行接力前提完成天線目標(biāo)指向，避免天線大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間過長，影響星地通信時(shí)間。

17、進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理模塊存儲(chǔ)任務(wù)模型和衛(wèi)星實(shí)時(shí)工作狀態(tài)完成實(shí)時(shí)指令生成，包括控制射頻通道電子開關(guān)、可實(shí)現(xiàn)射頻通道與反射面天線的配置選擇、路由更新指示上報(bào)和天線目標(biāo)角度生成計(jì)算；同時(shí)，地面網(wǎng)絡(luò)控制中心的最新路由表并進(jìn)行全網(wǎng)擴(kuò)散。

18、進(jìn)一步的，信號(hào)處理模塊包括兩路調(diào)制解調(diào)單元，射頻通道模塊、反射面天線均配置兩套，作為主備份使用；其中，反射面天線交替使用。

19、進(jìn)一步的，通過饋電鏈路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述饋電鏈路系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊、兩組射頻通道模塊和兩個(gè)雙圓極化反射面天線；

20、其中，信號(hào)處理模塊用于完成兩路信號(hào)調(diào)制解調(diào)、路由檢測和狀態(tài)上報(bào)、多端口信息交換功能；信號(hào)處理模塊根據(jù)自身存儲(chǔ)的任務(wù)模型、衛(wèi)星姿態(tài)及位置、信關(guān)站位置參數(shù)生成射頻通道和反射面天線開關(guān)機(jī)、指向角度計(jì)算、路由更新指示以及射頻通道端口切換指令，并控制天線完成轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整；同時(shí)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃和鏈路建立情況完成路由更新指示上報(bào)，按著最新路由完成數(shù)據(jù)分發(fā)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)端口的流量均衡調(diào)整；

21、射頻通道模塊用于完成信號(hào)變頻、功率放大、端口切換和收發(fā)一體化工作；射頻通道模塊根據(jù)信號(hào)處理模塊的指令完成端口切換；還將信號(hào)處理模塊輸出的業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)行上變頻、功率放大等及將反射面天線信號(hào)的低噪聲放大、下變頻工作；射頻通道模塊包含雙工器，通過端口切換實(shí)現(xiàn)射頻通道與不同反射面天線匹配選擇；兩個(gè)射頻模塊分別連接至兩幅反射面天線左旋圓極化端口和右旋圓極化端口；

22、雙圓極化反射面天線包括天線轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器和機(jī)械可轉(zhuǎn)動(dòng)天線；天線轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器根據(jù)信號(hào)處理模塊的指令完成指向角度解析以及天線驅(qū)動(dòng)；機(jī)械可轉(zhuǎn)動(dòng)天線根據(jù)天線轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器的驅(qū)動(dòng)參數(shù)指向目標(biāo)區(qū)域，并完成信號(hào)的無線收發(fā)。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

24、1、本發(fā)明通過采用雙圓極化天線可實(shí)現(xiàn)在兩路雙向信號(hào)傳輸，較單圓極化天線容量提升一倍。后續(xù)單路信號(hào)通過多載波方式可進(jìn)一步提升星地通信容量；

25、2、本發(fā)明可根據(jù)任務(wù)存儲(chǔ)任務(wù)模型和衛(wèi)星實(shí)時(shí)工作狀態(tài)完成實(shí)時(shí)指令生成，包括控制射頻通道電子開關(guān)可實(shí)現(xiàn)射頻通道與反射面天線的配置選擇、路由更新指示上報(bào)、天線目標(biāo)角度生成計(jì)算等。其中，電子開關(guān)切換時(shí)間通常納秒級(jí)。同時(shí)，接收網(wǎng)絡(luò)控制器的最新路由表并進(jìn)行全網(wǎng)擴(kuò)散。

26、3、本發(fā)明通過配置兩幅雙圓極化天線交替使用，并在進(jìn)行接力前提完成天線目標(biāo)指向，避免天線大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間過長，影響星地通信時(shí)間；由于天線轉(zhuǎn)動(dòng)速度受限和低軌衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大，該方式可節(jié)省整個(gè)天線由偏置到初始目標(biāo)指向所需的中斷時(shí)長，有效縮短了鏈路中斷時(shí)長。同時(shí)，天線交替使用可進(jìn)一步提升設(shè)備可靠性和系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，所述步驟3的新鏈路搭建過程中，星地通信容量降為一路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，步驟1中，基于雙圓極化方式天線實(shí)現(xiàn)兩路雙向信號(hào)傳輸；后續(xù)單路信號(hào)通過多載波方式提升星地通信容量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，步驟3中，配置兩幅雙圓極化天線交替使用，并在進(jìn)行接力前提完成天線目標(biāo)指向，避免天線大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間過長，影響星地通信時(shí)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊存儲(chǔ)任務(wù)模型和衛(wèi)星實(shí)時(shí)工作狀態(tài)完成實(shí)時(shí)指令生成，包括控制射頻通道電子開關(guān)、可實(shí)現(xiàn)射頻通道與反射面天線的配置選擇、路由更新指示上報(bào)和天線目標(biāo)角度生成計(jì)算；同時(shí)，地面網(wǎng)絡(luò)控制中心的最新路由表并進(jìn)行全網(wǎng)擴(kuò)散。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，信號(hào)處理模塊包括兩路調(diào)制解調(diào)單元，射頻通道模塊、反射面天線均配置兩套，作為主備份使用；其中，反射面天線交替使用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，其特征在于，通過饋電鏈路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述饋電鏈路系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊、兩組射頻通道模塊和兩個(gè)雙圓極化反射面天線；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低軌衛(wèi)星饋電鏈路持續(xù)建立方法，屬于低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)領(lǐng)域。其可根據(jù)任務(wù)模型、信關(guān)站位置、衛(wèi)星軌跡等參數(shù)自主產(chǎn)生設(shè)備開關(guān)機(jī)指令、射頻通道與天線的端口切換指令、天線指向角度計(jì)算、路由更新上報(bào)指示等控制信息，并完成數(shù)據(jù)流量引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在兩個(gè)信關(guān)站間的接力通信。在接力過程中，僅存在很短時(shí)間流量降低至50%的情況且不存在鏈路中斷的情況；考慮到該方式基于雙圓極化天線實(shí)現(xiàn)，因此即使流量降低至50%仍與傳統(tǒng)方法速率大小一樣。該配置適配各類功能衛(wèi)星平臺(tái)，滿足星地大容量通信和數(shù)據(jù)快速回傳需求。

技術(shù)研發(fā)人員：張世層,張冬,孫艷紅,王立民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19