CN107257255A - 一种卫星智能传输系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星智能传输系统和方法，本发明系统根据地面的传输需求和卫星过境时间计算出该可以传输的数据量，再根据传输需求和数据量，智能选择和匹配合适的下传文件，并根据不同的传输模式匹配出最佳的下传速率，实现星‑地之间遥感数据的智能传输。

Description

一种卫星智能传输系统和方法

技术领域

本发明涉及智能喷洒系统技术领域，具体涉及一种卫星智能传输系统，还涉及此系统的传输方法。

背景技术

随着遥感需求的不断发展，对星上数据传输智能化程度的要求越来越高。传统遥感小卫星数据传输的信道带宽是固定的，都是基于单任务的数据下传，对星上数据下传的顺序和流程都完全依赖于地面站的任务规划系统，完全由人工设计安排下传任务。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种卫星智能传输系统和方法，根据不同传输模式选择匹配的传输参数，实现星-地遥感数据的智能传输。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星智能传输方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，地面数据收发模块根据任务需要向卫星发送数据传输指令，此数据传输指令中包括传输需求；

步骤二，卫星接收到数据传输指令之后，根据指令中传输需求搜索与其相应的数据；

步骤三，卫星根据传输需求和待下传数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式，并根据此传输模式设置相应的传输参数；

步骤四，卫星在地面确认传输指令之后将数据量按照相应的传输参数进行下传；

步骤五，卫星在地面结束传输指令之后停止数据的下传。

进一步的，所述传输模式包括应急模式和常规模式；所述常规模式，是指卫星拍摄的数据量是一定的，在卫星过境时间内按正常速率传输完成；所述应急模式，分为三种优先级进行设置，具体包括：

1）紧急任务传输模式

当出现自然灾害或其他突发情况时，卫星直接开放最大传输带宽；

2）抗干扰传输模式

当传输环境受到严重干扰、卫星链路容易出现中断、误码时，卫星启用最小下传速率传输，或其它预先设置的固定速率；如果干扰状况极其严重，停止下传；

3）动态速率选择传输模式

根据卫星过境时间计算出传输速率，即传输速率*过境时间=传输的数据量，并分配带宽。

进一步的，在动态速率选择传输模式中确定传输速率的方法为：预先设定多个待选速率，与对应的数据量、传输时间组成查找表，然后根据待下传的数据量和卫星过境时间查找此查找表，获得传输速率；

进一步的，在动态速率选择传输模式中确定传输速率的方法为：直接根据待下传的数据量和卫星过境时间进行计算，获得传输速率。

进一步的，卫星在下传数据时采用多线程方式。

进一步的，卫星下传数据时采用OFDM方式调制，信号传输载波频率范围为C波段。

相应的，本发明还提供了一种卫星智能传输系统，其特征是，包括星上数据智能检索模块、星上数据传输预处理模块、星上数据收发模块和地面数据收发模块；

星上数据智能检索模块，根据地面的传输需求搜索与其相应的数据；

星上数据传输预处理模块，根据传输需求和数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式，并根据此传输模式设置相应的传输参数；

星上数据收发模块，将数据量按照设置的传输参数发射至地面数据收发模块以及接收地面数据收发模块发送的数据传输指令；此传输指令中包括传输需求；

地面数据收发模块，接收星上数据收发模块发射的数据量以及向星上数据收发模块发送数据传输指令。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明根据地面的数据传输需求和卫星过境时间计算出该可以传输的数据量，再根据传输需求和数据量，智能选择和匹配合适的下传文件，并根据不同的传输模式匹配出最佳的下传速率，实现星-地之间遥感数据的智能传输。

附图说明

图1是本发明系统的框架图；

图2是星上数据传输预处理模块的流程图；

图3是应急模式下三种数据传输方式；

图4是星上数据收发模块的框图；

图5是地面数据收发模块的框图；

图6是星地数据传输过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种卫星智能传输系统，包括星上数据智能检索模块、星上数据传输预处理模块、星上数据收发模块和地面数据收发模块；

星上数据智能检索模块：根据地面的传输需求搜索与其相应的数据。

根据地面上传的传输需求，可以获知在卫星过境时间内（每个卫星都有固定的轨道，过境时间是确定的），卫星有多少数据要传送，数据质量如何（主要是有多少云量），星上数据智能检索模块根据此传输需求检索出相应的待下传的数据量。

星上数据传输预处理模块：根据传输需求和数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式以保障下传数据准确、及时的传送到地面，并根据此传输模式设置相应的传输参数。

根据星上数据智能检索模块检索出的待传数据量的大小和任务紧急程度，自动计算数据下传所需要的匹配速率和最佳带宽等传输参数，并根据计算结果动态调整数据下传所需的各项参数和选择相应的传输模式，具体过程参见图2，实现小卫星传输系统的智能控制，有效提高系统资源利用率、效率、处理能力等多种性能指标。

根据地面上的传输需求可将其分为应急模式和常规模式，在应急模式下，根据地面的传输范围需求，在卫星过境时间内，检索出待下传的数据量，自动判断与最佳传输速率和影像质量最佳相匹配的数据传输模式，满足应急模式的需求；在常规模式下，此时卫星拍摄的数据量是一定的，在卫星过境时间内可以按正常速率传输完成。

应急模式解释：卫星下传的带宽决定了下传的数据量和速率，数据下传所用的能量也有所影响，传输速率选择和带宽调整的因素包括任务的紧急程度、待下传数据量、传输环境的被干扰程度以及地面人员配置等，通过对各因素的综合判断和分析，采取高效率、高质量和低损耗的下传方式，并按以下三种优先级进行设置，具体参见图3：

1）紧急任务传输模式

当出现自然灾害或其他突发情况时，小卫星需要迅速做出应急响应，将需要的观测数据进行快速下传，直接开放最大传输带宽。

2）抗干扰传输模式

当传输环境受到严重干扰、卫星链路容易出现中断、误码时，启用最小下传速率以尽量减少在干扰环境中传输的数据量，或其它预先设置的固定速率和抗干扰措施；如果干扰状况极其严重，停止下传。

3）动态速率选择传输模式

在其他情况下，判断当前星上压缩后的数据量，从节省能源或节省时间的角度，根据卫星过境时间计算出最合适的下传速率（最佳传输速率，即传输速率*过境时间=传输的数据量），并分配带宽。可以用两种方法实现这一过程：一种是预先设定多个待选速率，与对应的数据量、传输时间等组成查找表，并存放到卫星上，实现传输速率的快速选择；另一种是在星上直接进行动态计算，寻找最佳传输速率。

星上数据收发模块：包括星上数据发送装置和星上数据接收装置，具体参见图4。

星上数据发送装置根据星上数据传输预处理模块的参数计算结果，对星上数据发送装置设置各项传输参数，将数据量向地面广播发射。此数据发射采用OFDM方式调制，通过发射机发出，信号传输载波频率范围为C波段， C波段是卫星通信中常用的一个波段。

星上数据接收装置接收来自地面的传输需求信号，传输需求信号经过接收、解密、解密、解码、解调后将传输需求参数传输至星上数据智能检索模块，完成地面对卫星的各种控制。

地面数据收发模块：包括地面数据接收装置和地面数据发送装置，具体参见图5。。

地面数据接收装置接收来自卫星的广播信号，根据星上发射信号的速率、带宽、卫星方位等信息调整接收参数，星上数据传输至后处理计单元。

地面数据发送装置向卫星发射各种控制指令，根据预设的传输速率和带宽等传输参数，控制指令经过格式化、加密、编码、调制、上变频后向发射至卫星。

相应的，本发明的一种卫星智能传输方法的工作流程如图6所示，包括以下步骤：

步骤一，地面数据收发模块根据任务需要向卫星发送数据传输指令，此数据传输指令中包括传输需求；

步骤二，卫星接收到数据传输指令之后，根据指令中传输需求需求搜索与其相应的数据；

步骤三，卫星根据传输需求和数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式，并根据此传输模式设置相应的传输参数；

步骤四，卫星在地面确认传输指令之后将数据按照相应的传输参数进行下传；

步骤五，卫星在地面结束传输指令之后停止数据的下传。

本发明系统可实现多任务同时传输，地面每下达一个数据传输命令，星上会启动一个新的数据发送线程，地面也会启动一个与之相对应的数据接收线程，专门负责单个文件的传输，各线程之间互不干扰。待文件数据传输完毕后，关闭线程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种卫星智能传输方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，地面数据收发模块根据任务需要向卫星发送数据传输指令，此数据传输指令中包括传输需求；

步骤二，卫星接收到数据传输指令之后，根据指令中传输需求搜索与其相应的数据；

步骤三，卫星根据传输需求和待下传数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式，并根据此传输模式设置相应的传输参数；

步骤四，卫星在地面确认传输指令之后将数据量按照相应的传输参数进行下传；

步骤五，卫星在地面结束传输指令之后停止数据的下传。

2.根据权利要求1所述的一种卫星智能传输方法，其特征是，所述传输模式包括应急模式和常规模式；所述常规模式，是指卫星拍摄的数据量是一定的，在卫星过境时间内按正常速率传输完成；所述应急模式，分为三种优先级进行设置，具体包括：

1）紧急任务传输模式

当出现自然灾害或其他突发情况时，卫星直接开放最大传输带宽；

2）抗干扰传输模式

当传输环境受到严重干扰、卫星链路容易出现中断、误码时，卫星启用最小下传速率传输，或其它预先设置的固定速率；如果干扰状况极其严重，停止下传；

3）动态速率选择传输模式

根据卫星过境时间计算出传输速率，即传输速率*过境时间=传输的数据量，并分配带宽。

3.根据权利要求2所述的一种卫星智能传输方法，其特征是，在动态速率选择传输模式中确定传输速率的方法为：预先设定多个待选速率，与对应的数据量、传输时间组成查找表，然后根据待下传的数据量和卫星过境时间查找此查找表，获得传输速率。

4.根据权利要求2所述的一种卫星智能传输方法，其特征是，在动态速率选择传输模式中确定传输速率的方法为：直接根据待下传的数据量和卫星过境时间进行计算，获得传输速率。

5.根据权利要求1所述的一种卫星智能传输方法，其特征是，卫星在下传数据时采用多线程方式。

6.根据权利要求1所述的一种卫星智能传输方法，其特征是，卫星下传数据时采用OFDM方式调制，信号传输载波频率范围为C波段。

7.一种卫星智能传输系统，其特征是，包括星上数据智能检索模块、星上数据传输预处理模块、星上数据收发模块和地面数据收发模块；

星上数据智能检索模块，根据地面的传输需求搜索与其相应的数据；

星上数据传输预处理模块，根据传输需求和数据量的大小，选择相匹配的数据传输模式，并根据此传输模式设置相应的传输参数；

星上数据收发模块，将数据量按照设置的传输参数发射至地面数据收发模块以及接收地面数据收发模块发送的数据传输指令；此传输指令中包括传输需求；

地面数据收发模块，接收星上数据收发模块发射的数据量以及向星上数据收发模块发送数据传输指令。