CN106330290B - 一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，包括：1)作业时间T0开始后无条件程控开扩频应答机，保障单机处于工作状态；2)应答机复位后，开发射机前，设置实时遥测下传,目的在于确认作业开始不是延时遥测下传；3)发射机开机后，不立即进行组合遥测下传，而是实时遥测下传，目的在于避免宝贵的延时遥测下传丢帧，不完整；4)组合遥测下传结束后不立即关闭发射机，而是实时遥测下传。通过改进测控在轨遥测作业时序设计，保障遥测数据正确可靠传输。

Description

一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法

技术领域

本发明涉及低轨卫星测控领域下行遥测作业时序的设计。

背景技术

为满足卫星隐蔽性要求，防止敌方截获卫星信号，卫星在境外运行时需关闭射频信号，按照一定的数据管理策略存储遥测数据，依靠入境后回放的遥测数据监测卫星工作状态。

传统的测控遥测作业流程进入境内就开始按一定比例传实时和延时的组合遥测，但是地面站跟踪卫星出入境时，无线信号的传输质量不佳，常发生丢帧的现象。

以某太阳同步轨道卫星为例，境内地面测控站每天一般跟踪卫星4圈，每圈跟踪卫星时间约十几分钟。如何利用宝贵短暂的时间有效可靠地回放境外遥测数据，测控下行遥测作业表的时序设计显得至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，实现遥测数据有效可靠的传输。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，包括：

1)作业时间T0开始后无条件程控开扩频应答机，保障单机处于工作状态，作业表中所有的指令不是地面测控站发出，而是由星务管理软件依据作业时间发出，星上自主执行；

2)应答机复位后，开发射机前，设置实时遥测下传,目的在于确认作业开始不是延时遥测下传；

3)发射机开机后，不立即进行组合遥测下传，而是实时遥测下传，目的在于避免宝贵的延时遥测下传丢帧，不完整；

4)组合遥测下传结束后不立即关闭发射机，而是实时遥测下传。

步骤1)需要的时间约0.5秒。

步骤2)需要的时间约1秒。

步骤3)和4)需要的时间约TN秒，TN由θ、遥测速率综合计算，θ为地面接收的仰角。

本发明带来以下有益效果：

本发明所提供的低轨卫星测控遥测作业时序的优化方法，通过提前开发射机、滞后关发射机，在测控弧段信号不稳定的阶段进行全实时遥测下传，引导地面站捕获卫星信号，信号稳定阶段传输延时遥测，实现境外卫星工作状态遥测的连续性、完整性，提高了卫星遥测传输的可靠性。本发明达到了方案合理、易于操作，能适应低轨卫星测控系统的应用需求。

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为传统测控遥测作业时序；

图2为卫星过境测控弧段示意图；

图3为本发明所提供的改进的测控作业流程；

图4为获得流程每步骤的具体时间。

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。

卫星遥测状态包含遥测全实时、遥测组合回放遥测和遥测记录。

全实时状态时卫星下行遥测数据包数据都为当前的实时数据；组合遥测状态时卫星下行遥测数据包数据为实时数据与延时数据按照一定的组合比例下传。遥测记录即延时遥测状态，从实时数据中按照一定的记录比例挑选遥测帧存储。组合比例1：m和记录比例1：n需根据测控弧段的可见时间、遥测速率、遥测数据量等综合计算。

卫星在轨稳定运行的遥测模式一般为境外遥测记录，入境后组合回放。境外记录的数据保证卫星所有的遥测参数至少传输一次。入境后的回放流程全部由测控程控作业表设定。程控作业，相对于立即执行作业，是卫星延期按照约定的时间执行作业。

地面测控中心通过仿真计算测控可见弧段的时间，获得遥测作业的起始时间，提前上注后续数日的作业表。遥测作业表设置作业起始时间，然后按照时间轴规定了在具体时间，单机执行的动作，即作业表时序，其由星务软件中具体的程序控制。

遥测作业的执行者是星载扩频应答机，其主要功能就是解调地面上行的遥控信号和将星务系统采集的遥测调制后发送到地面。为防止境外运行时信号被敌方截获，应答机的发射机需处于关闭状态，接收部分一直处于工作状态，接受程控指令执行相关任务。

结合低轨卫星的特点，常用的作业表时序见图1，其中应答机复位是对抗空间单粒子现象的有效措施，是入境传遥测前进行的操作。打开发射机通道，进行实时和延时遥测按照设定的比例下传，测控弧段不可见时关闭发射机，进入遥测记录的模式。

地面测控站跟踪卫星进行遥测传输的过程如图2所示。

地面站位于位置O处，根据卫星轨道参数仿真计算出每次过境的时间TA～TD，遥测作业起始时间T0，T0应比TA提前，开始跟踪移动的卫星时，如附图2的弧段AB段，卫星姿态、与地面站的相对位置不断变化，导致卫星与地面站之间测控信号不稳定，甚至造成无法正确锁定卫星信号的现象，直到地面接收的仰角θ大于一定角度才能进入稳定接收信号的状态，即弧段BC是接收信号质量较好，弧段CD为出境阶段，存在与弧段AB一样的现象。

由于境外运行时间长，载荷、中继等工作状态信息量丰富，记录的遥测需要在过境的几分至十几分钟尽可能多回放以保证完整性，不希望出现延时遥测丢失，断续，测控作业的设计需充分考虑弧段AB和弧段CD的信号传输情况。

为此本发明从可靠性角度出发，改进测控作业流程。如图3所示。

本发明在常用的测控遥测作业时序[102],[104],[106],[108],[109]基础上，为提高作业任务执行的可靠性，对时序进行了改进，增加了流程[101],[103],[105],[107]。具体是：

1：作业时间T0开始后无条件程控开扩频应答机[101]，保障单机处于工作状态，时间约0.5秒。

2：应答机复位后，开发射机前，设置实时遥测下传[103],目的在于确认作业开始不是延时遥测下传，时间约1秒。

3：发射机开机后，不立即进行组合遥测下传，而是实时遥测下传TN秒[105]。[103],[105]步骤的目的在于避免宝贵的延时遥测下传丢帧，不完整。

4：组合遥测下传结束后不立即关闭发射机，而是实时遥测下传TN秒[107]

作业开始时间T0，无条件开扩频应答机再让应答机复位，增加此步骤确保单机处于工作状态，作业表中所有的指令不是地面测控站发出，而是由星务管理软件依据作业时间发出，星上自主执行；应答机复位后，开发射机前设置全实时遥测下传，开发射机时应该进入测控弧段，即TA；在弧段AB内进行全实时遥测下传，需要的时间TN由θ、遥测速率综合计算，由于弧段AB信号接收不稳定，如果下传延时遥测可能出现丢失，浪费了宝贵的遥测资源，让实时遥测扮演先行军角色，引导地面站设备捕获卫星信号；TB～TC为信号稳定传输的时间段，进行实时和延时遥测按照设定比例下传，持续时间为T1；TC时再次传实时遥测，然后关闭发射机，进入记录模式。时间T0,T1,TN均能通过注数配置修改。

本发明实施例中，结合低轨卫星运行轨道高度，一般地面站接收信号稳定条件是仰角θ在5度以上，计算出轨道高度600km左右的卫星运行弧段AB需要的时间TN约28秒。获得流程每步骤的具体时间如图4所示。

综上所述，本发明方法通过优化测控遥测作业时序，在卫星入境出境捕获信号不稳性的阶段增加实时遥测下传，不立即传延时遥测的步骤，保证延时遥测完整稳定正确接收，提高遥测数据传输的可靠性。

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。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，其特征在于，包括：

1)作业时间T0开始后无条件程控开扩频应答机，保障单机处于工作状态，作业表中所有的指令不是地面测控站发出，而是由星务管理软件依据作业时间发出，星上自主执行；

2)应答机复位后，开发射机前，设置实时遥测下传,目的在于确认作业开始不是延时遥测下传；

3)发射机开机后，不立即进行组合遥测下传，而是实时遥测下传，目的在于避免宝贵的延时遥测下传丢帧，不完整；

4)组合遥测下传结束后不立即关闭发射机，而是实时遥测下传。

2.根据权利要求1所述的低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，其特征在于，步骤1)需要的时间0.5秒。

3.根据权利要求1所述的低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，其特征在于，步骤2)需要的时间1秒。

4.根据权利要求1所述的低轨卫星测控遥测作业时序优化方法，其特征在于，步骤3)和4)需要的时间为TN秒，TN由θ、遥测速率综合计算，θ为地面接收的仰角。