CN102201854A - 卫星编队组网的网络链路建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星编队组网的网络链路建立方法，所述卫星编队组网包括第一卫星和至少一个第二卫星，所述方法包括：检测所述第一卫星和至少一个第二卫星是否处于正常运行状态；若判断的结果为是，则第一卫星依据第一预设条件与地面测控系统之间建立星地测控链路，或者依据第二预设条件将处于正常运行状态的至少一个第二卫星与第一卫星之间建立星间链路；所述至少一个第二卫星与第一卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息，以及所述第一卫星与地面测控系统之间双向传输各自相对应的测控信息。上述方法可采用单站单星的测控方式获取卫星编队组网中的各个卫星的数据，使测控资源的利用率提高，且测控方式的可靠性提高。

Description

卫星编队组网的网络链路建立方法

技术领域

本发明涉及航天信息技术，尤其涉及一种卫星编队组网的网络链路建立方法。

背景技术

目前卫星测控主要采用单站单星测控方法。即每颗卫星经过地面测控站上空时根据星上计算机指令直接与地面测控站单独建立星地测控链路。上述单站单星测控特点是每个地面测控站同时仅服务于1颗卫星，多个卫星分时与全球多个测控站之间实现数据传输。

随着卫星网络的发展，卫星的小型化成为趋势，重量＜100kg的微纳卫星以低成本、灵活性在科学探测、遥感成像等领域占据了主流地位。例如，采用三轴稳定微纳卫星与自旋稳定微纳卫星混合编队的进行多点探测是空间探测的一个重要发展方向，即利用多个体积、重量、功率较小的三轴稳定卫星/自旋稳定卫星以几公里到几十公里的方式编队完成分散点的数据采集，利用自旋稳定卫星的旋转特性完成圆周各点的数据采集，并将采集的数据作为载荷遥测信息与平台遥测信息一同传输到地面。

然而，传统的单站单星测控方法不适用于三轴/自旋稳定微纳卫星混合组网编队应用。原因一：多个微纳卫星编队运行的模式经常是用来完成一颗大卫星的功能，但是地面测控站不能在一次过境内跟踪多颗卫星，使得每颗微纳卫星每圈获取的测控次数与单颗大卫星相比降低，对卫星的测控能力下降；原因二：由于旋转特性使自旋稳定微纳卫星与地面测控站之间的测控链路质量下降，以及卫星过境时的可见时间窗口减小，导致对自旋稳定卫星的测控能力下降；原因三：由于自旋稳定微纳卫星功率限制，导致测控链路速率较低；原因四：多颗微纳卫星编队运行，使得测控数据总量较大；原因五：单星单站测控调度的灵活性不足等等。鉴于此，如何在现有技术中的单站单星测控方法的基础上建立各种类型的链路并控制其运行状态，从而实现对微纳卫星实施组网测控成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供的卫星编队组网的网络链路建立方法，其通过在卫星编队组网中的各个卫星之间建立通信链路，进而可采用单站单星的测控方式获取卫星编队组网中的各个卫星的遥测数据以及对各个卫星实施遥控操作，使测控资源的利用率提高，且测控方式的可靠性提高，并能够有效避免现有技术中的各种问题。

本发明提供了一种卫星编队组网的网络链路建立方法，所述卫星编队组网包括第一卫星和至少一个第二卫星，所述方法包括：

检测所述第一卫星和至少一个第二卫星是否处于正常运行状态；

若判断的结果为是，则第一卫星依据第一预设条件与地面测控系统之间建立星地测控链路，或者依据第二预设条件将处于正常运行状态的至少一个第二卫星与第一卫星之间建立星间链路；

所述至少一个第二卫星与第一卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息，以及所述第一卫星与地面测控系统之间双向传输各自相对应的测控信息。

由上述技术方案可知，本发明的卫星编队组网的网络链路建立方法可有效提高测控资源的利用效率，包括卫星功率、链路可见时间、地面测控站资源等，缓解测控数据量需求与测控能力不足之间的矛盾。进一步能够增加单站单星测控的灵活性，且能够满足多种情况下卫星编队组网的测控需求，适合于不断变化的卫星编队测控。另外，采用本发明的网络链路建立方法进行卫星的测控可提高测控的可靠性，且能够与现有技术中的测控系统进行兼容。

另外，卫星编队组网的网络链路建立方法中的网络链路建立控制信息可采用星地测控链路获取，同时可用于采用组网方式实现多个微纳卫星的测控，使测控资源的利用率提高，且测控方式的可靠性提高，卫星功率的利用率提高，并能够有效避免现有技术中的各种问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的卫星编队组网的网络链路建立方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的卫星编队组网的结构示意图；

图3A和图3B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星首次上电星地测控链路建立方法的流程示意图；

图4A和图4B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中星间链路关闭控制方法的流程示意图；

图5A和图5B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星运行中测控链路开启控制方法的流程示意图；

图6A和图6B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星运行中测控链路切换控制方法的流程示意图；

图7为本发明另一实施例提供的卫星编队组网的网络链路建立装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

卫星编队组网包括第一卫星和至少一个第二卫星；该第一卫星和/或第二卫星可为三轴稳定微纳卫星，或者，第一卫星和/或第二卫星可为自旋稳定微纳卫星，该些三轴微纳卫星和/或自旋微纳卫星可作为卫星编队组网中的网络节点。

若第一卫星和/或第二卫星与地面测控系统建立单站单星测控链路即星地测控链路，则地面测控系统需要为采用该星地测控链路的卫星分配相应的地面测控系统的测控弧段。该分配测控弧段的方式与现有技术中近地空间航天器的测控链路中分配测控弧段的方式相同，本发明不在此详述。

本发明中提及的测控数据为遥测数据或遥控数据，遥测采用实时编码遥测与延时编码遥测结合的方式，微纳卫星过站时将本星的实时编码和延时编码同时下传。遥控采用遥控指令实时控制和指令注入结合的方式。

应了解的是，实时编码遥测和延时编码遥测等均为目前单星单站测控下的遥测遥控方法，具体可参见现有技术，本发明中不再详述。

本实施例中提及的测控链路发射功率是根据卫星自身的过站测控数据量及设备能力计算，由星上计算机控制。以下实施例中所述的星上计算机可为星务系统中的一个控制单元，该星务系统与通信系统之间的交互可为星上计算机与通信系统之间的交互。进一步地，星务系统还可包括存储单元，用于存储以下实施例中提及的链路建立时间表。在以下实施例中，大多描述为采用星务系统和通信系统交互，本发明对其不限定。

在以下的实施例中，星地过境时间表、星间链路建立时间表、星间链路关闭时间表在本实施例中可统称为链路建立时间表。

图1为本发明一实施例提供的卫星编队组网的网络链路建立方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的网络链路建立方法可如下所述。

101，检测所述第一卫星和至少一个第二卫星是否处于正常运行状态。

102，若判断的结果为是，则第一卫星可依据第一预设条件与地面测控系统之间建立星地测控链路，或者依据第二预设条件将处于正常运行状态的至少一个第二卫星与第一卫星之间建立星间链路。

也就是说，上述的判断的结果为是时，第一卫星依据预设条件，或与地面测控系统之间建立星地链路，或与第二卫星之间建立星间链路。

本实施例中的第一预设条件、第二预设条件和预设条件均可是由地面测控中心根据各类卫星目前的轨道状态、运行姿态、测控要求生成的一时间表或该时间表中的部分内容，该时间表可称为“卫星链路建立时间表”，其具体内容可包括链路建立起始时间、终止时间、链路建立对象、链路建立后的通道设备，以及通道设备参数(如功率控制等级)等等。该卫星链路建立时间表在地面测控中心生成后，作为遥控信息注入到各卫星的星务系统中，各卫星的星务系统根据该表决定建立星地或星间链路，同时决定所建立星地或星间链路的发射功率等。

103，至少一个第二卫星与第一卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息，以及所述第一卫星与地面测控系统之间双向传输各自相对应的测控信息。

举例来说，第一卫星向地面测控系统发送的可为测控信息中的遥测信息，地面测控系统向第一卫星发送的可为测控信息中的遥控信息。

104，若步骤101的判断结果为否，则第一卫星和至少一个第二卫星启用各自的紧急测控链路，用以与所述地面测控系统通信。

在本实施例中，与地面测控系统通信可为用以与地面测控系统双向交互测控信息，如遥控信息或遥测信息等，从而对故障卫星实施恢复，使其进入正常运行状态。

进一步地，步骤102中建立第一卫星与地面之间的星地测控链路可包括如下未在图1中示出的步骤102的子步骤1021和子步骤1022：

1021，第一卫星向所述地面测控系统发送遥测载波同步码，以及在预设时间内接收地面测控系统发送的遥控载波同步码及遥测同步已建立信息。

若第一卫星在预设时间内未接收到地面测控系统发送的遥控载波同步码及遥测同步已建立信息，则该第一卫星启用紧急测控链路，用以与所述地面测控系统通信。需要注意的是，通常在第一卫星的运行段并不会在每一次与地面测控未成功都进入紧急模式。只有在第一卫星的发射段即首次上电时，第一卫星与地面测控系统的星地链路建立未成功，其第一卫星会进入紧急测控模式，以便与地面测控系统进行通信。

也就是说，在第一卫星的运行段检测到卫星故障才会进入紧急测控模式，如果星务系统运行正常，则通过星务系统控制进入紧急测控模式，如果通信系统检测到星务系统故障，则自主进入紧急测控模式。另外，在运行段当m次执行卫星链路建立表项(执行了m条表项)均未成功建立链路时可由星务计算机控制进入紧急测控模式。m大于等于1，且取整数。

1022，所述第一卫星向所述地面测控系统发送测距单音，用以使第一卫星与地面测控系统实现测距。

在实际的测控过程中，第一卫星和至少一个第二卫星的星务系统内部存储有链路建立时间表，例如链路建立时间表可包括星地过境时间表、星间链路建立时间表和/或星间链路关闭时间表；以及第一卫星和至少一个第二卫星内部设有包括星务系统和通信系统，星务系统控制通信系统执行如上所述链路建立时间表即星地过境时间表、星间链路建立时间表或星间链路关闭时间表。

在上述实施例的基础上，卫星编队组网中的各个卫星(如第一卫星/第二卫星等)可以依据内部预置的星地过境时间表和/或星间链路建立及关闭时间表循环启动，以便地面测控系统接收各个测控数据，并控制卫星编队组网中的卫星执行各种测控方式。

具体地，上述卫星编队组网的网络链路建立方法还包括如下未在图1中示出的步骤105和步骤106：

105，至少一个第二卫星与第一卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息之后，所述第一卫星和至少一个第二卫星关闭所述星间链路，用以使所述第一卫星和至少一个第二卫星进入休眠状态或断电状态。

本实施例中提及的测控信息可为双向信息，包括由第二卫星发送到第一卫星的遥测信息及第一卫星发送到第二卫星的遥控信息。

需要说明的是，上述双向信息传输完成后，第一卫星与第二卫星均会进入休眠或断电状态，若虽未能成功建立所述链路或该所述星间链路上的双向信息传输未完成，但时间已到达链路信息建立表该链路建立条目中的建立终止时间，则双方也会关闭链路并进入休眠或断电状态。

106，所述第一卫星和至少一个第二卫星依据星间链路建立时间表及星间链路关闭时间表间断性的建立星间链路，以及所述第一卫星依据所述星地过境时间表间断性的建立所述星地测控链路；以及

所述第一卫星和至少一个第二卫星中各自的星务系统控制对各自的通信系统上电或向通信系统发送唤醒信息，且周期性的向通信系统发送星间链路开启信息，若在星间链路的运行时间段内星务系统接收到通信系统响应开启信息的响应信息，则星间链路开启。

应了解的是，只要上述提及的链路(如星间链路或星地链路)关闭后，星务系统就会控制卫星通信系统进入断电或休眠状态，当星务系统读取链路建立时间表，判断到达链路建立时间后，就会上电或唤醒通信系统，建立该表项所规定的链路类型(该处的链路类型可包括星间链路和/或星地链路)。

在一个应用场景中，在第一卫星和至少一个第二卫星中各自的星务系统与通信系统交互时，若通信系统接收到星务系统的消息为错误消息或通信系统未在正常时间内收到星务系统发送/响应的消息，该通信系统可判断星务系统异常，则通信系统将与地面测控系统建立紧急测控链路。

若星务系统接收所述通信系统响应的响应消息为错误消息或星务系统未在正常时间内收到通信系统发送/响应的消息，该星务系统可判断通信系统故障，则星务系统通过通信系统与地面测控系统之间建立紧急测控链路，也就是说，星务系统控制通信系统与地面测控系统之间建立紧急测控链路。

图2为本发明一实施例提供的卫星编队组网的结构示意图。如图2所示，本实施例中的卫星编队组网可包括自旋稳定探测器21、三轴稳定探测器22和自旋稳定探测器23。其中第一卫星可选用三轴稳定探测器22，以使三轴稳定探测器22通过上述实施例所述的方法与地面测控系统20建立星地测控链路202，以便地面测控系统能够获取各探测器的探测数据，并对各探测器进行实时遥控。该地面测控系统与卫星编队组网之间采用类似单站单星的测控方式，为便于地面测控系统能够获取自旋稳定探测器21和自旋稳定探测器23的测控数据，本实施例中将自旋稳定探测器21与三轴稳定探测器22之间建立星间链路201，以及将自旋稳定探测器23与三轴稳定探测器22之间建立星间链路201，该星间链路的建立，可使自旋稳定探测器21和自旋稳定探测器23将各自探测的载荷遥测数据及平台遥测数据传输至三轴稳定探测器22，经由三轴稳定探测器22将该些遥测数据如上的载荷遥测数据及平台遥测数据发送至地面测控系统，进而使地面测控系统可以较好的分析该些卫星编队组网中的卫星的运行状态或其它航天信息等。该星间链路的建立，也可使地面测控系统经由三轴稳定探测器22将遥控信息发送至自旋稳定探测器21和自旋稳定探测器23，进而使地面测控系统可以较好的对该些卫星的运行实施控制。

上述星间链路的建立为实现卫星编队组网中各微纳卫星(如三轴稳定探测器22、自旋稳定探测器21等)之间的测控信息/测控数据传输，并利用稳定高效的三轴稳定探测器22的星地链路实现与地面测控系统之间的测控信息/测控数据传输。在各个卫星的星务系统的控制下，建立星间链路的卫星在非过境阶段将测控信息/测控数据(如遥测信息)通过星间链路传输到采用星地测控链路的卫星(如三轴稳定探测器22)进行存储。特别地，建立星间链路的卫星采用延时编码遥测，并由其它卫星通过星间链路传输遥控信息并实现必要的指令序列连锁保护等遥控验证功能。需要说明的是，本实施例中卫星编队组网中各卫星的星间发射功率是根据测控数据量(可以采用多级数据速率)及星间/星地设备能力计算，由各卫星内部的星务系统控制。

应说明的是，遥测是指卫星上的各系统将自己目前的状态信息集中并通过由卫星到地面的下行链路传输到地面测控站的过程，遥控是指地面测控站将控制指令通过地面到卫星的上行链路发送到卫星上并指挥卫星根据指令进行动作的过程.遥测信息和遥控信息是在遥测过程中和遥控过程中传输的信息。

在上述实施例的基础上，本实施例详细说明卫星编队组网中星地测控链路建立的过程。具体地，在卫星编队组网中各个卫星内部的星务系统的控制下，部分卫星在过境阶段将自身的实时、延时遥测信息，以及所存储的来自组网星间链路的其它卫星(可以理解为卫星编队组网中的网络节点)的遥测信息通过卫星编队组网中第一卫星的星地测控链路下行传输到地面测控系统，该第一卫星的星地测控链路上行接收来自地面测控系统的自身及其它多个节点(其它卫星)遥控信息，进而可对其它节点的遥控信息及注入的遥控时段或遥控流程进行分别存储。

另外，在上述实施例中，还需注意的是，卫星编队组网中第一卫星需要和地面测控系统的通信同步并实现测距，即建立信标链路，以便地面测控系统能够较好的接收和控制卫星编队组网中各卫星的运行状态。具体地，信标链路是在第一卫星内部的星务系统控制下，第一卫星下行发射遥测同步码及单音信号，并进行上行遥控同步码的捕获，用以进入星地通信阶段中信息的同步。

特别地，在上述各实施例中提及的卫星编队组网中的各卫星均可能处于紧急测控链路状态。也就是说，当卫星编队组网中的各卫星的星务系统出现紧急事件，不能采用常规测控进行修复时，开启卫星与地面测控系统之间的紧急测控链路。该些进入紧急测控链路的卫星不再进入断电状态或休眠状态，以便保证其持续采用最大发射功率与地面测控系统建立测控链路。应了解的是，此时的地面测控系统需要为采用该紧急测控链路的卫星分配独立的测控弧段。

在实际的航天应用过程中，对于卫星编队组网中的任一颗卫星，同一时间仅允许开启一种测控链路。不同卫星可以运行与不同的测控链路状态，由各自的星务系统根据预存的链路运行时间表进行控制。

图3A和图3B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星首次上电星地测控链路建立方法的流程示意图。如图3A和图3B所示，本实施例的首次上电星地测控链路建立方法可如下所述。需要说明的是，星务系统可包括星务系统和存储单元，通信系统为独立的系统，通常星务系统和通信系统交互，以便上述实施例中提及的各个链路的建立或关闭。如图3A所示，可包括如下步骤：

301，星务系统上电初始化；

302，该星务系统向通信系统发送单星单站链路建立指令，同时启动定时器；

303，星务系统判断是否在预设时间内接收到通信系统的单星单站链路建立完毕指令的反馈；

304，若判断的结果为是，则星务系统关闭定时器，即单星单站链路建立的初始化过程完毕；

305，若步骤303中判断的结果为否，则判断定时器是否溢出，若定时器溢出，则重复步骤302，若定时器未溢出，则返回到步骤303。

如图3B所示，可包括如下步骤：

310，通信系统上电初始化；

311，定时器启动；

本实施例中采用的时间为10S，其它时间段也可，本实施例不对其进行限定；

312，定时器是否溢出，若定时器溢出，则执行步骤318，若定时器未溢出，则执行步骤313；

313，判断该通信系统是否接收链路建立指令；若判断结果为是，执行步骤314，否则，执行步骤312；

314，判断该链路建立指令是否为单星单站指令；若判断结果为是，执行步骤319，否则执行步骤315；

315，对上述错误指令计数；

316，判断错误指令计数器是否溢出，即错误指令是否达超出预设范围，若判断结果为是，执行步骤318，否则执行步骤317；

317，该通信系统将错误的链路建立指令反馈至星务系统；

318，通信系统初始化进入紧急测控链路；

319，该通信系统将单星单站链路建立完毕指令反馈至星务系统。

上述首次上电星地测控链路建立方法实施例中的通信系统上电初始化后，需要建立首次测控链路，将星上的所有初始化状态遥测信息下传到地面测控站。本实施例中为保证可靠性，首次测控链路采用单星单站的星地测控链路。

进一步地，为了节约微纳卫星功率，在卫星编队组网的轨道运行过程中，由卫星编队组网中各卫星的星务系统根据运行时间表(该运行时间表预先存储与各星务系统中)控制卫星关闭链路，以便各卫星中的通信系统进入休眠或断电状态。当然，除紧急测控链路外，其它链路(星间链路或星地测控链路)均可通过星务系统控制通信系统关闭。

具体地，本实施例中的链路关闭控制条件可举例如下：

第一：若星地过境结束或星间即将断开，则各卫星的星务系统控制通信系统使相对应的链路关闭。需要说明的是，地面测控系统根据星历计算星地过境时间表以及星间链路建立时间表，作为遥控信息上注到星务系统，星务系统根据时间表控制相对应的链路关闭，避免损失有效信息。

第二：若某一链路双向传输完毕，则各卫星的星务系统控制通信系统使相对应的链路关闭。例如，卫星编队组网中的某一或多颗过境未结束或星间链路未断开，但本次过境双向数据传输完毕(即卫星编队组网与地面测控系统之间的双向数据，或星间链路中的两颗卫星的双向数据传输完毕)，则各卫星的星务系统控制通信系统使相对应的链路关闭。

举例来说，首先发送完毕的链路节点(如图2中的三轴稳定探测器22)发出n个结束符，但仍然保持接收；另一方节点(如图2中的自旋稳定探测器21)也发送完毕后，也发出n个结束符，并关闭链路(如图2中的星间链路201)。

第三：若遥控指令控制相对应的链路关闭。例如，卫星过境未结束或星间链路未断开，且本次过境仍有数据待传输的情况下，若遥控节点(如图2中的自旋稳定探测器21)认为本次双向数据传输完毕，或出现其它原因不希望继续传输，可通过发送遥控指令的方式结束双向通信，被控节点(如图2中的三轴稳定探测器22)接收到链路关闭遥控指令后，主动关闭链路(如图2中的星间链路201)。

图4A和图4B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中星间链路关闭控制方法的流程示意图。如图4A所示，具体步骤包括如下。

401，星务系统设定链路可持续时间Tth；T大于等于零。

402，判断链路的通信是长是否达到Tth；若判断结果是，执行步骤406，否则执行步骤403；

403，判断是否收到关闭链路遥控指令，若判断结果是，执行步骤406，否则执行步骤404；

404，判断是否连续收到n个传输结束符，且是否发送完毕，若判断结果是，执行步骤405，否则重复步骤402；

405，星务系统向通信系统连续发出n个传输结束符；

406，星务系统向通信系统发出休眠指令或向通信系统发出断电预备指令；

407，启动定时器1和定时器2；

408，星务系统判断是否收到休眠或断电准备完毕指令的反馈(响应)，若判断结果是，执行步骤414，否则，执行步骤409；

409，星务系统判断是否收到紧急链路状态指令反馈，若判断结果是，执行步骤413，否则，执行步骤410；

410，定时器1是否溢出，若溢出，执行步骤411，否则，执行步骤408；

411，定时器2是否溢出，若溢出，执行步骤412，否则，执行步骤406；

412，星务系统使通信系统强制断电；

413，修改系统(询问：是通信系统吗？)链路状态变量；

414，通信系统进入断电状态或休眠状态。

如图4B所示，具体步骤可包括：

420，通信系统处于链路运行状态；

421，收到通信系统休眠或断电预备指令；

422，判断是否处于紧急链路状态运行中；若判断结果是，执行步骤426，否则，执行步骤423；

423，判断是否有正在收发的有效数据；若判断结果是，执行步骤424，否则，执行步骤425；

424，数据收发处理；

425，通信系统断电准备完毕指令反馈或休眠状态反馈并进入断电或休眠状态；

426，紧急链路状态指令反馈。

上述实施例中，各卫星的星务系统根据上述链路关闭判定条件，周期向通信系统发出断电预备指令或休眠指令，通信系统完成断电准备/休眠工作后反馈断电准备完毕指令或休眠状态指令，星务系统收到反馈指令后控制电源分系统对通信系统实施断电操作。当通信系统自主进入紧急测控链路后，星务系统不能对其执行关闭操作；若通信系统在时间T内未能正常关闭链路，星务系统认为通信系统故障，强制断电，并通过以后时间段的开启操作恢复通信系统。

在上述实施例的基础上，卫星编队组网的各卫星在运行中，上电或唤醒后可以开启单星单站测控链路、星地测控链路、星间链路、紧急链路状态中任何一种测控链路。星务系统根据星地过境时间表以及星间链路建立时间表对休眠或断电的卫星执行开启测控链路的操作。

图5A和图5B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星运行中测控链路开启控制方法的流程示意图。如图5A所示，具体步骤可包括：

501，星务系统查询链路(该链路包括单星单站星地测控链路、组网星地测控链路、星间链路等)控制时间表，进入链路开启时段；

502，星务系统发送唤醒指令或控制通信系统上电；

503，根据上述开启链路类型，发送链路建立指令至通信系统

504，启动定时器；

505，判断星务系统是否收到通信系统的链路成功建立的指令反馈信息；若判断结果为是，执行步骤506，否则执行步骤507；

506，链路开启成功；

507，判断定时器是否溢出，若溢出，执行步骤508，否则充否步骤505；

508，判断距离链路结束的时间是否小于Tth；若小于执行步骤509，否则，重复步骤503；

509，链路开启失败。

如图5B所示，具体步骤可包括：

520，通信系统收到唤醒指令或上电初始化指令；

521，定时器(如10s)启动；

522，判断定时器是否溢出，若溢出，则执行步骤523，否则执行步骤524；

523，建立紧急测控链路；

524，判断是否收到合法的链路建立指令；若收到，执行步骤525，否则重复步骤522；

525，根据指令建立单星单站星地测控链路或组网星地测控链路或组网星间测控链路；

526，链路成功建立的指令反馈。

上述实施例中的星务系统控制对通信系统上电或向通信系统发送唤醒指令后，周期向通信系统周期发送链路开启指令，直到所开启链路的运行时间段结束。在到等待通信系统回复链路开启成功指令后，星务系统认为链路开启成功，进入运行阶段。如果该时间段内未能开启，则直接进入下一个链路时间段操作。

本实施例中提及的定时器是每个系统(通信系统、星务系统)各自都有的，其数量可依据实际需求设定，可以是硬件定时器或软件定时器，例如，此案相关项目中，通信系统利用的就是DSP上的硬件定时器和软件定时器。

在上述实施例的基础上，卫星编队组网中各卫星在运行中，根据星地过境时间表以及星间链路建立时间表，允许由当前的测控链路(除紧急链路)切换为其它类型的测控链路。切换流程举例如下：

星务系统采集当前链路状态，确定非紧急状态链路，且符合链路运行时间表中链路切换前状态，即向通信系统发送链路切换信令，经通信系统判断有效后，执行切换操作并反馈链路切换完毕信令，链路切换成功。若通信系统反馈当前链路状态为紧急链路状态，星务系统放弃切换操作，并将链路状态变量更新为紧急链路状态；若通信系统判断为非法的链路切换指令，星务系统认为原来采集并验证的当前链路状态可能有误，重新采集并核实链路状态后再执行切换；若链路切换前状态与当前运行状态不同，或在时间T内未能完成切换，则认为通信系统故障，对链路执行关闭并通过重新开启进入到切换后状态。图6A和图6B为本发明另一实施例提供的卫星编队组网中各卫星运行中测控链路切换控制方法的流程示意图；下面采用图6A和图6B详细说明。

如图6A所示，具体过程如下：

601，星务系统准备进行链路切换；

602，采集当前链路((该链路包括单星单站星地测控链路、组网星地测控链路、星间链路等))状态；

603，判断是否处于紧急链路状态，若是，执行步骤604，否则执行步骤605；

604，切换停止，更新链路状态变量；

605，判断链路状态是否符合切换前状态，若是执行步骤606，否则执行步骤610；

606，发送链路转换指令；

607，启动定时器1和2；

608，判断定时器1是否溢出，若溢出，重复步骤606，否则执行步骤609；

609，判断定时器2是否溢出，若溢出，重复步骤610，否则执行步骤611；

610，链路关闭，重新开启；

611，判断是否收到链路切换完毕指令反馈；若是，执行步骤612，否则执行步骤613；

612，链路切换成功；

613，判断是否收到错误的链路切换指令反馈；若是重复步骤602，否则返回步骤608。

如图6B所示，具体过程如下：

620，通信系统运行于某正常链路状态；

621，通信系统收到新链路建立指令；

622，判断该新链路指令是否不同于当前的链路类型，若判断结果为是，执行步骤623，否则执行步骤626；

623，判断是否有正在收发的有效数据；若判断结果为是，执行步骤624，否则，执行步骤625；

624，数据收发处理完毕之后；

625，关闭原链路，开启新链路，发送链路切换完毕指令；

626，错误的链路建立指令反馈。

在上述实施例的基础上，卫星编队组网的各卫星在运行中，可能出现星务系统和通信系统的交互错误状态，此时需要将该卫星进入紧急测控链路状态。以下举例说明可能出现紧急测控链路状态的类型。例如，通信系统在链路首次初始化或开启过程中，若认为星务系统故障(通常是星务系统的星上计算机故障)，则自主建立紧急测控链路。需要注意的是，紧急状态链路建立后，不能通过星务系统控制恢复，而只能通过地面测控站对星务系统进行恢复后，由地面测控站控制切换到单星单站测控链路。

图7为本发明另一实施例提供的卫星编队组网的网络链路建立装置的结构示意图。如图7所示，本实施例中的卫星编队组网的网络链路建立装置可包括如下单元。

卫星编队组网的网络链路建立装置包括：通信系统链路建立控制单元710及星务系统链路建立控制单元700。通信系统链路建立控制单元710和星务系统链路建立控制单元700通过双向的CAN总线进行数据/信息的交互。

其中，通信系统链路建立控制单元710主要包括：链路建立逻辑控制单元、通信信道控制单元、及链路状态变量存储单元等。

星务系统链路建立控制单元700主要包括：链路建立控制逻辑单元703、链路状态变量存储单元704、及链路运行时间表702等。

通信系统链路建立控制逻辑单元主要用于：

1)接收星务系统的链路建立信令并生成反馈信令；

2)根据当前的链路状态变量进行信令合法性判断；

3)根据星务系统的链路建立信令生成通信信道单元控制信令，指挥通信信道单元完成对通信信道单元的控制操作。如：中频信道关闭或打开操作；射频信道功率控制操作；射频信道切换操作等。

4)紧急状态链路控制操作，控制通信系统进入紧急状态链路，并接受来自通信系统测控信息处理单元的由地面站发出的紧急状态链路切换控制遥控信息。

星务系统链路建立控制逻辑单元主要用于：

1)读取地面遥控注入的链路运行时间表信息并生成链路建立控制指令，通过接口单元发送到通信分系统；

2)接收通信分系统的链路建立反馈指令，执行链路控制逻辑或修改链路状态信息；

3)接收地面的紧急状态下的链路控制干预遥控指令，并生成链路状态遥测信息。

需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，所述卫星编队组网包括第一卫星和至少一个第二卫星，所述方法包括：

检测所述第一卫星和至少一个第二卫星是否处于正常运行状态；

若判断的结果为是，则第一卫星依据第一预设条件与地面测控系统之间建立星地测控链路，或者依据第二预设条件将处于正常运行状态的至少一个第二卫星与第一卫星之间建立星间链路；

所述至少一个第二卫星与第一卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息，以及所述第一卫星与地面测控系统之间双向传输各自相对应的测控信息。

2.根据权利要求1所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，所述检测所述第一卫星和至少一个第二卫星是否处于正常运行状态，包括：若判断结果为否，则第一卫星和至少一个第二卫星启用各自的紧急测控链路，用以与所述地面测控系统通信。

3.根据权利要求1所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，建立第一卫星与地面之间的星地测控链路，包括：

所述第一卫星向所述地面测控系统发送遥测载波同步码，以及在预设时间内接收地面测控系统发送的遥控载波同步码及遥测同步已建立信息。

4.根据权利要求3所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，建立第一卫星与地面之间的星地测控链路，还包括：

所述第一卫星向所述地面测控系统发送测距单音，用以使第一卫星与所述地面测控系统实现测距。

5.根据权利要求3所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，所述第一卫星在预设时间内未接收地面测控系统发送的遥控载波同步码及遥测同步已建立信息，则该第一卫星启用紧急测控链路，用以与所述地面测控系统通信。

6.根据权利要求1至6任一权利要求所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，

所述第一卫星和至少一个第二卫星内部存储有链路建立时间表；以及

所述第一卫星和至少一个第二卫星内部设有星务系统和通信系统，所述星务系统控制所述通信系统执行所述链路建立时间表；

所述链路建立时间表包括：星地过境时间表、星间链路建立时间表和/或星间链路关闭时间表。

7.根据权利要求6所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一卫星与至少一个第二卫星之间通过星间链路双向传输各自相对应的测控信息之后，所述第一卫星和至少一个第二卫星关闭所述星间链路，用以使所述第一卫星和至少一个第二卫星进入休眠状态或断电状态。

8.根据权利要求7所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一卫星和至少一个第二卫星依据星间链路建立时间表及星间链路关闭时间表间断性的建立星间链路，以及所述第一卫星依据所述星地过境时间表间断性的建立所述星地测控链路；以及

所述第一卫星和至少一个第二卫星中各自的星务系统控制对各自的通信系统上电或向通信系统发送唤醒信息，且周期性的向通信系统发送星间链路开启信息，若在星间链路的运行时间段内星务系统接收到通信系统响应开启信息的响应信息，则星间链路开启。

9.根据权利要求8所述的卫星编队组网的网络链路建立方法，其特征在于，在第一卫星和至少一个第二卫星中各自的星务系统与通信系统交互时，

若通信系统接收到所述星务系统的消息为错误消息或通信系统未在预定时间内收到星务系统发送的消息，该通信系统判断星务系统异常，则通信系统将与地面测控系统建立紧急测控链路；

若星务系统接收所述通信系统响应的链路操作响应消息为错误消息或星务系统未在预定时间内收到通信系统发送的链路操作响应消息，该星务系统判断通信系统故障，则星务系统通过通信系统与地面测控系统之间建立紧急测控链路。

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