CN106972883A - 小型卫星地面站 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种小型卫星地面站，包括：卫星天线；接收机，与卫星天线通信连接，接收卫星数据；信息处理设备，对来自接收机的卫星数据进行处理；通信设备，与接收机和信息处理设备建立网络连接，将来自接收机的卫星数据传输至信息处理设备进行处理；电源设备，向小型卫星地面站内部的上述用电设备供电；可移动的安装载体，小型卫星地面站的上述设备均设置于可移动的安装载体，使小型卫星地面站整体上可以移动从而改变位置。本申请实施例提供小型卫星地面站可在任何位置快速部署，在选址工作中不受地理位置及电源供应等因素影响，可任意选取卫星信号好的地方布设站点。

Description

小型卫星地面站

技术领域

本申请涉及卫星通信领域，尤其涉及一种小型卫星地面站。

背景技术

传统的卫星地面站有多种类型，其中小型卫星地面站一般只承担观测和中继等功能。一种最典型的小型卫星地面站就是卫星通信关口站(Gateway Station)，其功能是将卫星通信系统的卫星信号与地面通信网络相连接，例如将卫星电话接入地面有线电话网络，或者将卫星宽带数据接入地面光纤网络，它完成卫星通信系统信令协议的解释、转换和与地面网络的信息交换。这些卫星通信关口站主要是为卫星通信服务，很少承担其他功能载荷。例如舒拉亚Thuraya计划在北京密云区建设的关口站和Inmarsat在美国夏威夷建设的关口站。

另一种典型的小型卫星地面站是用于卫星差分定位基准站(Differentialreference station)，又叫参考站。卫星差分定位基准站安装在位置已精确测定的已知点，站上配备一台卫星定位接收机和用户同时进行全球导航卫星系统(Gobal NavigationSatellite System，GNSS)观测，接收机将得到的单点定位的结果与基准站坐标比较，求解出实时差分修正值，以广播或数据链传输方式将差分修正值传送至附近的GNSS用户，以修正其GNSS定位解，提高局部范围内用户的定位精度。利用这一方法可以将用户的实时单点定位精度提高到米级。

目前小型卫星地面站都需要部署在一个固定的位置上，不论采用卫星地面站和其承载建筑物同步设计的方式，或者在已经建成的建筑物上进行施工，都需要长期给站点提供位置，基建施工等投入较大，并且站点的选址也受多方面因素的影响，很难找到即能提供理想卫星服务又便于施工进行的地点。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种小型卫星地面站，用以解决现有技术中固定的建站位置会影响小型卫星地面站的工作性能和服务质量的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种小型卫星地面站，包括：卫星天线；接收机，与所述卫星天线通信连接，接收卫星数据；信息处理设备，对来自所述接收机的卫星数据进行处理；通信设备，与所述接收机和信息处理设备建立网络连接，将来自所述接收机的卫星数据传输至所述信息处理设备进行处理；电源设备，向所述小型卫星地面站内部的上述用电设备供电；可移动的安装载体，所述小型卫星地面站的上述设备均设置于所述可移动的安装载体，使所述小型卫星地面站整体上可以移动从而改变位置。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种小型卫星地面站，包括室外单元和室内单元，

所述室外单元包括：卫星天线；接收机，与所述卫星天线通信连接，接收卫星数据；第一通信设备，与所述接收机建立网络连接，将来自所述接收机的卫星数据无线传输至所述室内单元进行处理；电源设备，向所述室外单元内部的上述用电设备供电；可移动的安装载体，所述室外单元的上述设备均设置于所述可移动的安装载体，使所述室外单元可以移动从而改变位置；

所述室内单元包括：信息处理设备，对来自所述接收机的卫星数据进行处理；第二通信设备，与所述第一通信设备建立无线网络连接，接收来自所述第一通信设备的卫星数据并传输至所述信息处理设备；第二电源设备，向所述室内单元内部的上述用电设备供电。

本申请实施例的有益效果包括：本申请实施例提供小型卫星地面站具有可移动的安装载体，使小型卫星地面站在整体上可移动，从而任意改变位置，可在任何位置快速部署卫星地面站，在选址工作中不受地理位置及电源供应等因素影响，可任意选取卫星信号好的地方布设站点。

附图说明

通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本申请实施例提供的小型卫星地面站的框图；

图2是本申请实施例提供的小型卫星地面站的框图；

图3是本申请实施例提供的小型卫星地面站的框图；

图4是本申请实施例提供的小型卫星地面站的框图。

具体实施方式

以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请实施例提供的小型卫星地面站及其室外单元包括可移动的安装载体，使得室外单元的位置可以任意改变，同时通过无线网络将卫星数据传输至室内单元进行处理实现卫星通信功能。本申请可在任何位置快速部署卫星地面站，在选址工作中不受地理位置及电源供应等因素影响，可任意选取卫星信号好的地方布设站点。不仅减少了部署站点时的工作量，也提供了更多的建站位置选择。使用移动式的室外单元，可以收集和分析任何地点的卫星定位数据并进行全面的统计分析。采用本申请可移动的小型卫星地面站及其室外单元，减少了人力物力及时间成本，省去了基建工作，节省了资源；可移动式室外单元的搭建和拆除方法简单易行，不需要长期占地；并且在工作结束之后可以随时拆除，降低了室外设备受到人为或者天气等因素破坏的风险，省去了固定式建站方式的长期维护成本。

图1是本发明实施例提供的小型卫星地面站的原理框图，包括卫星天线10、接收机11、通信设备12、电源设备13、可移动的安装载体14和信息处理设备15。卫星天线10、接收机11、通信设备12、电源设备13和信息处理设备15均设置于可移动的安装载体14，使得该小型卫星地面站整体上成为可移动的状态，能够任意改变位置。接收机11与卫星天线10通信连接，通信设备12与接收机11和信息处理设备15建立网络连接，将来自接收机11的卫星数据无线传输至信息处理设备15进行处理。电源设备13用于向卫星天线10、接收机11、通信设备12、信息处理设备15等用电设备提供交流电源，可以直接外接市电交流电源，也可以设置直流电源(如蓄电池)再转换为交流电源对上述用电设备供电。由于小型卫星地面站需要在室外环境下移动来选取位置，因此更适合采用在可移动的安装载体14设置固定的直流电源，再将直流电源转化为交流电源的方式向用电设备供电。

可移动的安装载体14可在外力驱动下向任意方向移动来改变小型卫星地面站的位置，可依靠电力、燃油动力、机械动力、人力、畜力等进行驱动，并在陆地、水域或者空中移动。可移动的安装载体14需要具备可承载卫星天线10、接收机11、通信设备12、电源设备13、信息处理设备15以及其他必要的固定安装设施的能力和空间。优选具有柜体、箱体等室外防护功能的可移动的安装载体14，可以将接收机11、通信设备12、电源设备13和信息处理设备15设置在内部，防止外部环境干扰，将卫星天线10设置在外部，以保证卫星信号收发。

本实施例提供的小型卫星地面站具有可移动的安装载体，在整体可以移动从而可以任意改变位置，实现了在任何位置快速部署卫星地面站，在选址工作中不受地理位置及电源供应等因素影响，可任意选取卫星信号好的地方布设站点。

在一个实施例中，可移动的安装载体14可以是机动车辆、非机动车辆、轨道列车、船舶和飞行器中的任意一种，优选为机动车辆或者非机动车辆。这些常见的交通工具，通常具有置放各种设备的空间和能力，例如车厢、船舱、机舱等，可以对接收机11、通信设备12、电源设备13和信息处理设备15等起到较好的保护作用，再将卫星天线10设置于可移动的安装载体14的外表面来接收卫星信号，通过馈线与可移动的安装载体14内部的接收机11连接。机动车辆包括燃油动力车辆、电动车辆、无人驾驶车辆、可遥控车辆等；非机动车辆包括人力车辆、畜力车辆、电力三轮车、电力代步车、摩托车等；轨道列车包括铁路列车、地铁列车、城铁列车等。

例如图2所示，可移动的安装载体14为机动车辆时，卫星天线10设置在机动车辆的车体外表面，优选为车体顶部外表面以保证信号收发质量。接收机11、通信设备12、电源设备13和信息处理设备15设置在机动车辆的车体内部。卫星天线10通过馈线与车体内部的接收机11连接，收发卫星通信数据。卫星天线10可通过底座固定设置在车体外表面；如果该机动车辆的车体外表面已安装有车载天线，可以将卫星天线10一同设置在车载天线的所在位置，或者将原有车载天线拆卸，并在该位置设置本申请实施例中的卫星天线10。

使用机动车辆、船舶、飞行器等作为可移动的安装载体14可充分发挥其机动性强、内部空间大、车体外壳保护作用好等优势，可将小型卫星地面站的室外单元建立在任何卫星信号良好的地方，可根据需要快速部署，并且不需要占用地面或建筑物。待高精度检测接收机稳定工作30分钟后就能得到稳定数据，提供卫星通信或差分定位服务，可根据需求随时更改站点地址，扩大其作用范围。

在一个实施例中，由于机动车辆、非机动车辆、轨道列车、船舶、飞行器等可移动的安装载体14的外表面通常为合金材料，因此卫星天线10可设有磁性底盘，通过磁性底盘吸附于可移动的安装载体14的车体外表面。便于卫星天线10的安装、拆卸以及改变安装位置，有助于快速建站。

在一个实施例中，电源设备13包括设置在可移动的安装载体14内部的蓄电池和逆变器。逆变器将蓄电池提供的直流电源转换为交流电源向接收机11、通信设备12、卫星天线10和信息处理设备15等用电设备供电。对小型卫星地面站进行维护时更加方便，可直接对蓄电池进行充电或者更换操作。

在一个实施例中，如图3所示，接收机11的数量为多个，分别实现不同的卫星数据通信功能。此时，小型卫星地面站进一步包括异步串行接口集线器16，异步串行接口集线器16通过多个异步串行接口分别连接多个接收机11，通过网络接口与通信设备12建立网络连接。

接收机11的数量至少是两个，分别实现不同的卫星数据通信功能，使小型卫星地面站能够同时承担不同的卫星通信功能。多个接收机11分别与卫星天线10通过射频馈线连接并接收数据，再分别通过串行接口连接至异步串行接口集线器16。异步串行接口集线器16、接收机11分别与通信设备12建立以太网(Ethernet)连接，使异步串行接口集线器16、接收机11和通信设备12处于同一局域网内。

多个接收机11可用来实现卫星通信关口站的功能，或者用来实现卫星差分定位基准站的功能。例如，多个接收机11分别接收舒拉亚(Thuraya)、北斗卫星无线电测定业务(Radio Determination Satellite Service，RDSS)、轨道通信公司(ORBCOMM)等三类卫星通信系统的电文、语音及数据信息，并可以根据需要向Thuraya、北斗RDSS、ORBCOMM等卫星通信系统的接收机发送电文或建立语音连接，从而完成卫星通信关口站功能；或者，多个接收机11分别接收全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、北斗卫星无线电导航业务(Radio Navigation Satellite System，RNSS)、伽利略(GALILEO)卫星导航系统、格洛纳斯(GLONASS)卫星导航系统、星基增强系统(Satellite-Based Augmentation System，SBAS)、准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System，QZSS)等卫星导航定位系统的导航电文、测距观测值，由信息处理设备进行定位计算，计算对应的差分修正值，或者进行网络载波相位差分技术(Real-time kinematic，RTK)计算，再广播计算出差分修正值，从而实现卫星差分定位基准站功能；同时或者单独的，根据接收到的来自上述卫星通信系统或者卫星导航定位系统的广播电文及信号质量估计值，信息处理设备进行卫星系统可用性验证、最佳通信信道选择、通信信道质量估计等数据分析处理工作。

本实施例中，小型卫星地面站的多个接收机分别接收不同卫星系统的通信数据，多个接收机分别连接至异步串行接口集线器将接收到的通信数据传输信息处理设备，从而使该小型卫星地面站可以同时兼容多种不同的卫星通信系统，在实用性、使用效率等方面得到了提升，并且综合利用多源数据进行系统可用性验证、冗余配置的方式也提高了用户使用卫星系统的可靠性。

在一个实施例中，一个接收机11用于接收卫星通信系统的电文、语音及数据信息，来实现卫星通信关口站功能，另一个接收机11用于接收卫星定位系统的导航电文、测距观测值等信息，来实现卫星差分定位基准站功能。此时该小型卫星地面站同时具备卫星通信关口站和卫星差分定位基准站的功能，提高了卫星地面站的建设效率。其中，用于卫星通信系统的接收机可以是指挥型接收机，例如北斗指挥型接收机，指挥型接收机除了具有普通型接收机的功能外，还能接收所管辖的其他接收机的定位、通信信息，并向所管辖的接收机发送组播、通播信息，从而实现对子用户的分组管理和集中调度功能。用于卫星定位系统的接收机可以是测地型GNSS接收机，测地型GNSS接收机适用于精密大地测量和精密工程测量等对定位精度要求较高的场景。

图4是本申请实施例提供的一种小型卫星地面站的原理框图，该小型卫星地面站包括室外单元1和室内单元2。室外单元包括：卫星天线10；接收机11，与卫星天线10通信连接，接收卫星数据；第一通信设备12，与接收机11建立网络连接，将来自接收机11的卫星数据无线传输至室内单元2进行处理；第一电源设备13，向卫星天线10、接收机11、第一通信设备12等用电设备供电；可移动的安装载体14，卫星天线10、接收机11、第一通信设备12和第一电源设备13均设置于可移动的安装载体14，使室外单元1可以移动从而改变位置。可移动的安装载体14可以是机动车辆、非机动车辆、轨道列车、船舶和航空器中的任意一种。

室内单元2包括信息处理设备20，第二通信设备21和第二电源设备22。第二通信设备21与信息处理设备20和室外单元1的第一通信设备12建立无线网络连接，从而将接收机11接收到的卫星数据传输至信息处理设备20，由信息处理设备20完成相应的卫星通信数据的处理。第二通信设备21与第一通信设备12可以通过无线桥接或者无线中继的方式组成无线分布式系统，使室外单元1与室内单元2处于同一局域网内，以便于统一管理和维护。信息处理设备20可以是室内单元2内部架设的标准服务器，例如Windows Server服务器，在该服务器上通过部署不同的WebService服务来完成不同的卫星通信功能。第二电源设备22向信息处理设备20和第二通信设备21供电，例如外接220V或380V市电的不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)。

室内单元2的信息处理设备20、第二通信设备21和第二电源设备22还可以被集成在服务机柜内，为了保证室外单元1和室内单元2之间无线通信的稳定和可靠，将第二通信设备21设置在服务机柜外部，通过馈线引入该服务机柜并与信息处理设备20连接。

本实施例中，小型卫星地面站的室外单元的设备被设置在可移动的安装载体上，可以任意移动来改变位置。室外单元可在与室内单元保持可靠通信的前提下，自由改变位置来选取测量地点，为这种室内与室外分离的建站方式也提供了更多的建站位置选择，显著的减少了前期选址工作的工作量，提高建站效率。

本申请实施例中，基于可移动的安装载体，小型卫星地面站可在任何位置快速部署，在选址工作中不受地理位置及电源供应等因素影响，可任意选取卫星信号好的地方布设站点。不仅减少了工作量，也提供了更多的建站位置选择。这种具有可移动室外单元的小型卫星地面站可以收集和分析任何地点的卫星定位数据，接收卫星数据并进行全面的统计分析。统计是实际卫星数据信息的读取和累积，如接收卫星锁定的数量，单点定位值，轨道状态、时间状态等；通过分析卫星数据获得信息挖掘的结论，包括有关电离层，对流层信息和卫星数据有效比例等。

采用可移动方式建立小型卫星地面站，减少了人力物力及时间成本。不仅省去了基建工作，节省了资源；而且地面站的搭建和拆除方法都简单易行，不需要长期占地；并且在工作结束之后可以随时拆除并转移，降低了室外设备受到人为或者天气等因素破坏的风险，省去了固定式小型卫星地面站的长期维护成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型卫星地面站，其特征在于，包括：

卫星天线；

接收机，与所述卫星天线通信连接，接收卫星数据；

信息处理设备，对来自所述接收机的卫星数据进行处理；

通信设备，与所述接收机和信息处理设备建立网络连接，将来自所述接收机的卫星数据传输至所述信息处理设备进行处理；

电源设备，向所述小型卫星地面站内部的上述用电设备供电；

可移动的安装载体，所述小型卫星地面站的上述设备均设置于所述可移动的安装载体，使所述小型卫星地面站整体上可以移动从而改变位置。

2.根据权利要求1所述的室外单元，其特征在于，所述可移动的安装载体是机动车辆、非机动车辆、轨道列车、船舶和航空器中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的室外单元，其特征在于，所述卫星天线被设置在所述可移动的安装载体的外表面，通过馈线与所述接收机连接。

4.根据权利要求3所述的室外单元，其特征在于，所述卫星天线具有磁性底盘，通过所述磁性底盘吸附于所述可移动的安装载体的外表面。

5.根据权利要求2所述的室外单元，其特征在于，所述电源设备包括设置在所述可移动的安装载体内部的蓄电池和逆变器。

6.根据权利要求1所述的室外单元，其特征在于，所述接收机的数量为多个，分别实现不同的卫星数据通信功能；所述室外单元还包括：

异步串行接口集线器，通过多个异步串行接口分别连接所述多个接收机，通过网络接口与所述通信设备建立网络连接。

7.根据权利要求6所述的室外单元，其特征在于，所述多个接收机包括：

用于卫星通信关口站的第一接收机和用于卫星差分定位基准站的第二接收机。

8.根据权利要求7所述的室外单元，其特征在于，

所述第一接收机同时接收Thuraya、北斗RDSS、ORBCOMM三类卫星通信系统的电文、语音及数据信息，并可以向Thuraya、北斗RDSS、ORBCOMM系统的接收机发送电文或建立语音连接；

或者，所述第二接收机接收卫星导航定位系统的导航电文、测距观测值，由所述小型卫星地面站的室内单元进行定位解算，计算差分修正值，并进行网络RTK，广播差分修正数据，所述卫星导航定位系统包括GPS、北斗RNSS、GALILEO、GLONASS、SBAS和QZSS中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的室外单元，其特征在于，所述多个接收机接收GPS、北斗RNSS、GALILEO、GLONASS、SBAS、QZSS、Thuraya、北斗RDSS、ORBCOMM等系统的广播电文及信号质量估计由所述小型卫星地面站的室内单元进行卫星系统可用性验证、最佳通信信道选择、通信信道质量估计等数据分析处理工作。

10.一种小型卫星地面站，其特征在于，包括室外单元和室内单元，

所述室外单元包括：

卫星天线；

接收机，与所述卫星天线通信连接，接收卫星数据；

第一通信设备，与所述接收机建立网络连接，将来自所述接收机的卫星数据无线传输至所述室内单元进行处理；

第一电源设备，向所述室外单元内部的上述用电设备供电；

可移动的安装载体，所述室外单元的上述设备均设置于所述可移动的安装载体，使所述室外单元可以移动从而改变位置；

所述室内单元包括：

信息处理设备，对来自所述接收机的卫星数据进行处理；

第二通信设备，与所述第一通信设备建立无线网络连接，接收来自所述第一通信设备的卫星数据并传输至所述信息处理设备；

第二电源设备，向所述室内单元内部的上述用电设备供电。