CN105045241A - 基于uhf的微小卫星星群测控系统 - Google Patents

基于uhf的微小卫星星群测控系统 Download PDF

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李金岳
陈荷
杨雅
孙建亮
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Abstract

本发明提供了一种基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，包括：一个主星测控子系统和多个子星测控子系统；所述主星测控子系统，用于负责整个星群与地面测控站的数据传输，通过UHF无线通信实现星群中主星与子星的通信，主星测控子系统与各个子星测控子系统之间采用主从式通信方式；主星测控子系统位于主星，子星测控子系统位于子星。本发明实现了星群遥控、星群遥测和星群测轨功能，在不增加星地测控资源占用的基础上，运用UHF星间通信技术，有效解决了微小卫星星群测控问题，具有成本低、灵活性高、可扩展性强等特点，为微小卫星测控技术发展提供了新思路。

Description

基于UHF的微小卫星星群测控系统
技术领域
本发明涉及航天飞行器测控系统，特别是涉及一种基于UHF的微小卫星星群测控系统。
背景技术
随着微小卫星标准化研制和组网技术的不断发展，不少国家采用一箭多星等技术手段成功发射了众多的微小卫星，其中不少微小卫星已通过组网构成星群，用于协作完成复杂的空间任务，而星群测控技术是保证微小卫星星群正常工作的关键。由于微小卫星星群中卫星数量众多，且卫星在境内的测控弧度通常很短，如果每颗卫星都需要与地面建立测控链路，势必对地面测控系统造成极大的管控压力，从而增加卫星测控运行维护成本。因此，必须研究低成本、高效的微小卫星星群测控技术。
目前航天测控领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于UHF的微小卫星星群测控系统。
根据本发明提供的一种基于UHF的微小卫星星群测控系统，包括：一个主星测控子系统和多个子星测控子系统；
所述主星测控子系统，用于负责整个星群与地面测控站的数据传输，通过UHF无线通信实现星群中主星与子星的通信，主星测控子系统与各个子星测控子系统之间采用主从式通信方式；
主星测控子系统位于主星，子星测控子系统位于子星。
优选地，主星测控子系统与子星测控子系统通过点对点、全双工的标准UHF无线通信，实现星间近距离测控数据的传输，传输速率范围为1k-1Mbps，其中，所述近距离是指1000km内。
优选地，主星测控子系统用于接收地面遥控命令，地面遥控命令包括主星遥控命令和子星遥控命令；主星遥控命令直接由主星测控子系统执行，子星遥控命令由主星测控子系统转发相应的子星测控子系统执行。
优选地，主星测控子系统完成主星遥测数据的采集、组帧、存储和下传；
主星测控子系统定期通过UHF向子星测控子系统发送遥测数据采集命令，子星测控子系统收到遥测数据采集命令后，采集子星遥测数据送回主星汇总，最后由主星测控子系统完成子星遥测数据的组帧、存储和下传。
优选地，主星测控子系统通过地面或GPS这两种方式完成测轨；
主星测控子系统定期通过UHF向子星测控子系统发送测轨数据采集请求，子星测控子系统收到测轨数据采集请求后，通过GPS采集子星测轨数据送回主星，最后由主星测控子系统完成子星测轨数据的下传。
优选地，主星测控子系统对主星遥测数据和子星遥测数据进行组帧生成主星遥测帧和子星遥测帧，其中，主星遥测帧和子星遥测帧根据卫星标识符区分。
优选地，当主星出境时，主星测控子系统将主星遥测帧和子星遥测帧分别记录于主星固态存储器的不同区域；
当主星入境时，主星测控子系统将主星遥测帧和子星遥测帧下传。
优选地，主星测控子系统判断与子星的UHF通信状态是否有效，若有效则通过UHF将子星遥控命令送相应子星测控子系统执行。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明在不增加星地测控资源占用的基础上，运用UHF星间通信技术，有效解决了微小卫星星群测控问题，具有成本低、灵活性高、可扩展性强等特点，为微小卫星测控技术发展提供了新思路。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于UHF的微小卫星星群测控系统原理框图；
图2为基于UHF的微小卫星星群遥控流程图；
图3为基于UHF的微小卫星星群遥测流程图；
图4为基于UHF的微小卫星星群测轨流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提出了一种基于UHF的微小卫星星群测控系统，由一个主星测控子系统和多个子星测控子系统组成，主星测控子系统负责整个星群测控数据的分发和汇总，通过标准UHF无线通信实现主星与子星的测控数据传输。
本发明基于UHF的微小卫星星群测控系统，它主要由一个主星测控子系统101和三个子星测控子系统(第一子星测控子系统102、第二子星测控子系统103、第三子星测控子系统104)组成，主星测控子系统101负责整个星群的星地传输，主星测控子系统101与各子星测控子系统之间采用主从式通信方式，通过标准UHF无线通信实现主星与子星的通信，可进行星群间近距离(1000km内)测控数据传输，传输速率范围为1k-1Mbps，从而实现了星群遥控、星群遥测和星群测轨功能。
所述基于UHF的微小卫星星群测控系统，主要实现以下功能：
(1)微小卫星星群遥控
主星测控子系统101的测控模块接收地面遥控命令后，发送至测控数据管理模块进行遥控命令分类，包括主星遥控命令和子星遥控命令。对于主星遥控命令，直接由主星测控数据管理模块进行处理；对于子星遥控命令，主星测控管理模块判断与子星的UHF通信状态是否有效，若有效则通过UHF将子星遥控命令送相应子星测控子系统执行，如图2所示。
(2)微小卫星星群遥测
微小卫星星群遥测管理包括星群遥测采集、组帧、存储和下传，如图3所示，星群遥测数据包括主星遥测数据和子星遥测数据。
星群遥测采集：对于主星遥测数据，直接由主星测控数据管理模块采集汇总；对于子星遥测数据，主星测控管理模块定期生成子星遥测数据采集命令，通过UHF送子星测控子系统，子星测控数据管理模块采集子星遥测数据后送回主星汇总。
星群遥测组帧：根据星群遥测方案，主星测控数据管理模块对上述两类遥测数据进行组帧，主星遥测帧和子星遥测帧根据帧卫星标识符区分。
星群遥测存储：当主星出境时，根据星群遥测方案和星群遥测记录比率，主星测控数据管理模块将两类遥测帧分别记录于主星固态存储器的不同区域。
星群遥测下传：当主星入境时，根据星群遥测方案和星群遥测回放比率，主星测控数据管理模块将两类遥测帧发送测控模块下传。
(3)微小卫星星群测轨
微小卫星星群测轨包括主星测轨和子星测轨，如图4所示，星群测轨数据包括主星测轨数据和子星测轨数据。
主星测轨：主星测控子系统通过地面或GPS两种方式完成测轨，即主星测控模块与地面测控站进行双向测控数据传输完成测轨，或主星测控数据管理模块通过GPS采集测轨数据后送测控模块下传。
子星测轨：主星测控数据管理模块定期生成子星测轨数据采集命令，通过UHF送子星测控子系统，子星测控数据管理模块通过GPS采集子星测轨数据后送回主星，最后由主星测控模块下传。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，包括：一个主星测控子系统和多个子星测控子系统；
所述主星测控子系统，用于负责整个星群与地面测控站的数据传输，通过UHF无线通信实现星群中主星与子星的通信，主星测控子系统与各个子星测控子系统之间采用主从式通信方式；
主星测控子系统位于主星，子星测控子系统位于子星。
2.根据权利要求1所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，主星测控子系统与子星测控子系统通过点对点、全双工的标准UHF无线通信，实现星间近距离测控数据的传输，传输速率范围为1k-1Mbps，其中，所述近距离是指1000km内。
3.根据权利要求1所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，主星测控子系统用于接收地面遥控命令，地面遥控命令包括主星遥控命令和子星遥控命令；主星遥控命令直接由主星测控子系统执行，子星遥控命令由主星测控子系统转发相应的子星测控子系统执行。
4.根据权利要求1所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，主星测控子系统完成主星遥测数据的采集、组帧、存储和下传；
主星测控子系统定期通过UHF向子星测控子系统发送遥测数据采集命令，子星测控子系统收到遥测数据采集命令后，采集子星遥测数据送回主星汇总，最后由主星测控子系统完成子星遥测数据的组帧、存储和下传。
5.根据权利要求1所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，主星测控子系统通过地面或GPS这两种方式完成测轨；
主星测控子系统定期通过UHF向子星测控子系统发送测轨数据采集请求，子星测控子系统收到测轨数据采集请求后，通过GPS采集子星测轨数据送回主星，最后由主星测控子系统完成子星测轨数据的下传。
6.根据权利要求4所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，
主星测控子系统对主星遥测数据和子星遥测数据进行组帧生成主星遥测帧和子星遥测帧，其中，主星遥测帧和子星遥测帧根据卫星标识符区分。
7.根据权利要求6所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，
当主星出境时，主星测控子系统将主星遥测帧和子星遥测帧分别记录于主星固态存储器的不同区域；
当主星入境时，主星测控子系统将主星遥测帧和子星遥测帧下传。
8.根据权利要求3所述的基于UHF的微小卫星星群测控系统，其特征在于，主星测控子系统判断与子星的UHF通信状态是否有效，若有效则通过UHF将子星遥控命令送相应子星测控子系统执行。
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