CN107707295A - 一种双模双频段的机载卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模双频段的机载卫星通信系统，包括：机载卫通天线、射频单元、数据单元、调制解调单元、飞机专用模块；机载卫通天线用于电磁波的辐射和接收；射频单元用于频率转换；数据单元用于对机载卫通天线供电进行管理，对机载卫通天线的转向进行控制和监控，对射频单元进行控制和管理；调制解调单元用于进行中频‑基带变换、信号调制解调、编解码、加解密、卫星协议处理、接口与数据处理；飞机专用模块用于存储调制解调单元初始化和运行需要的相关参数；调制解调单元支持两种不同的卫星通信协议，解决基于中星十六机载卫星通信系统覆盖不足问题实现全球覆盖；实现单一设备适配两种频段、两种制式的卫星通信系统，从而实现全球覆盖。

Description

一种双模双频段的机载卫星通信系统

技术领域

本发明涉及航空设备研究领域，具体地，涉及一种双模双频段的机载卫星通信系统。

背景技术

随着民用航空运输业蓬勃发展，我国机队数量和航空运输量的迅猛增长，对现有地空通信技术提出了更高要求。一方面，空地通信技术很大程度上影响着航空公司运营效率、航空器健康管理、状态监视。另一方面，随着信息化技术的发展，航空公司和乘客对空地高速、宽带、实时的信息通信需求越来越高。传统航空通信系统受制于通信速率不足、带宽狭窄、成本高昂等因素，使得飞机上仍有大量有价值的数据无法得到充分挖掘和利用，航空公司和乘客上网等空地大容量实时数据传输需求也无法得到满足。

宽带卫星通信与传统高频、甚高频通信相比，具有通信容量大、质量高、覆盖范围广、干扰小和运行稳定等优点，可有效满足机组、乘客、空管、机务、航空公司等用户大容量实时数据传输需求，大幅提高航空公司运营效率，保障航空器飞行安全，提升乘客乘机体验。尤其是Ka卫星系统，具有高通量、低单位数据成本、广覆盖等优势，能够提供远高于传统卫星的通信能力，可满足飞机健康管理、空地实时视频通信、乘客宽带通信等实时大数据传输需求。当今国际上普遍使用的宽带通信卫星包括海事卫星系统(5代星)、ViaSat卫星系统、Intelsat Ku频段卫星系统。以上几种卫星系统，除海事卫星5代星外，基本属于局部区域覆盖型卫星通信系统，无法实现全球覆盖。目前，我国正在建设的中星十六Ka卫星通信系统，是我国首颗高通量宽带卫星，但目前中星十六仅能覆盖中国除北部少数区域外的国土绝大部分和东南沿海。中星十六卫星通信系统具有高带宽、高传输速率的特点，可以保证中国密集区域航班的服务质量，但难以满足跨洋航线全球范围内的执飞需求。

发明内容

本发明提供了一种双模双频段的机载卫星通信系统，该系统可实现在两种卫星系统上切换，实现在中星-16覆盖区域使用可提供更高带宽和传输速率的中星十六卫星通信系统，在中星十六卫星未覆盖区域切换至Inmarsat Ka或Ku卫星系统，从而拓展基于中星十六卫星系统的机载卫通系统覆盖范围，实现全球覆盖的网络服务，满足有跨地域、跨国家飞行的干线飞机使用需求。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种双模双频段的机载卫星通信系统，所述系统包括：

机载卫通天线、射频单元、数据单元、调制解调单元、飞机专用模块；其中，机载卫通天线用于电磁波的辐射和接收；射频单元用于频率转换；数据单元用于对机载卫通天线供电进行管理，对机载卫通天线的转向进行控制和监控，对射频单元进行控制和管理；调制解调单元用于进行中频-基带变换、信号调制解调、信号编解码、信号加解密、卫星协议处理、接口与数据处理；飞机专用模块用于存储调制解调单元初始化和运行需要的相关参数；调制解调单元支持两种不同的卫星通信协议。

其中，本发明中的宽带卫星通信系统主要包括机载卫通天线、射频单元、数据单元、调制解调单元、飞机专用模块、天线罩、安装组件等，本发明的核心内容为“采用两种基带传输协议或者采用两种频段(Ka/Ku双模)”的卫通设备；主要是为了满足有跨地域、跨国家飞行的干线飞机使用，可采用两种方式：基于“中星”+“Inmarsat卫星”的双模卫通设备：基于“中星Ka”+“其他Ku卫星”的双模双频段卫通设备。

进一步的，机载卫通天线与射频单元和数据单元均连接，射频单元与数据单元和调制解调单元均连接，飞机专用模块与数据单元连接。

进一步的，调制解调单元具体包括：核心基带板A和核心基带板B，核心基带板A用于调制/解调在中国区域覆盖的中星-16卫星系统；核心基带板B用于调制/解调全球覆盖的Inmarsat Ka卫星系统。

进一步的，机载卫通天线包括：Ka频段天线和Ku频段天线，在中星-16覆盖区域使用Ka频段天线；在中星十六卫星未覆盖区域，但有Ku卫星覆盖区域使用Ku频段天线。

进一步的，所述机载卫星通信系统还包括天线罩，天线罩用于机载卫通天线防护。

进一步的，所述机载卫星通信系统还包括安装组件，安装组件用于安装和固定机载卫通天线。

进一步的，机载卫通天线包括：射频系统和控制部分；射频部分包括：天线单元、射频器件、馈电网络；射频部分用于进行信号的收发和跟踪；控制部分包括波束控制器和供电分离电路；控制部分用于供电和信号分配及方位控制。

进一步的，射频单元用于接收信号时进行射频-中频变换，发送信号时进行中频-射频变换，射频单元还用于功率放大、滤波。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

机载卫通系统采用两种基带传输协议，解决基于中星十六机载卫星通信系统覆盖不足问题，从而实现全球覆盖；机载卫通系统采用Ka和Ku双频段、双基带传输协议模式，解决基于中星十六机载卫星通信系统覆盖不足问题，实现单一设备适配两种频段、两种制式的卫星通信系统，从而实现全球覆盖；可实现在国内航线密集区使用中星16的Ka卫星通信，可以保证服务密集区域航班的服务质量，降低服务成本，在在跨洋的航线非密集区(中星16未覆盖的区域)使用Inmarsat的Ka卫星通信，可以保证航班的服务连续性；可实现单台机载卫通设备的全球覆盖；可实现单台机载卫通设备兼容不同的Ka卫星通系统；可实现单台机载卫通设备同时兼Ka和Ku卫星通信系统。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1为基于中星+Inmarsat卫星的双模卫通设备架构图；

图2为基于中星Ka+其他Ku卫星的双模卫通架构图。

具体实施方式

本发明提供了一种双模双频段的机载卫星通信系统，该系统可实现在两种卫星系统上切换，实现在中星-16覆盖区域使用可提供更高带宽和传输速率的中星十六卫星通信系统，在中星十六卫星未覆盖区域切换至Inmarsat Ka或Ku卫星系统，从而拓展基于中星十六卫星系统的机载卫通系统覆盖范围，实现全球覆盖的网络服务，满足有跨地域、跨国家飞行的干线飞机使用需求。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明中的宽带卫星通信系统主要包括机载卫通天线、射频单元、数据单元、调制解调单元、飞机专用模块、天线罩、安装组件等，宽带卫星通信系统各部分功能如下：

机载卫通天线：主要实现电磁波的辐射和接收，主要由射频系统和控制部分组成。射频部分是天线的核心，由天线单元、射频器件以及馈电网络等部分组成，完成信号的收发、跟踪等功能；控制部分包括波束控制器、供电分离电路等部分，完成供电、信号分配及方位控制功能。

射频单元：主要实现频率转换，如射频-中频变换(接收)、中频-射频变换(发送)、功率放大、滤波等功能；

数据单元：主要完成对天线系统供电、实现对天线系统的控制转向和监控、对KRFU的控制和管理等功能；

调制解调单元：主要实现中频-基带变换、调制解调、编解码、加解密、卫星协议处理、接口与数据处理等功能；

飞机专用模块：主要用于存储调制解调单元初始化和运行需要的飞机特有参数、安装校准参数等；

天线罩：天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构件，在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械上能经受外部风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射的环境影响。

安装组件：安装组件是用于天线安装和固定用的辅助设备，包括支撑、传动、滑环和旋转关节等部分组成，其功能是支撑、保护其它天线分系统、调整天线方位指向等；

本发明的核心内容为“采用两种基带传输协议或者采用两种频段(Ka/Ku双模)”的卫通设备；主要是为了满足有跨地域、跨国家飞行的干线飞机使用，可采用两种方式：

基于“中星”+“Inmarsat卫星”的双模卫通设备：

在中星-16覆盖地区采用通信速率更高的中星-16卫星通信，在中星-16未覆盖区域，采用可全球覆盖的Ka卫星,如Inmarsat卫星提供宽带卫星通信服务，基于中星+Inmarsat卫星的双模卫通设备组成如图1所示：

如图1所示，双模机载Ka卫通设备最大的特征在于调制解调单元中同时使用两种核心基带板卡(A和B)，该板卡可支持两种不同的卫星通信协议。如，核心基带板A用于解调/解调在中国区域覆盖的中星-16卫星系统；核心基带板B用于解调/解调全球覆盖的Inmarsat Ka卫星系统。其他卫通设备的天线、射频单元、数据单元等部分可复用。从而实现在中星-16覆盖区域使用可提供更高带宽和传输速率的中星-16卫星通信系统，在中星-16卫星未覆盖区域切换至Inmarsat Ka卫星，实现全球覆盖的网络服务。

基于“中星Ka”+“其他Ku卫星”的双模卫通设备：

在中星-16覆盖地区采用通信速率更高的中星-16卫星通信，在中星-16未覆盖区域，采用基本全球覆盖的Ku卫星提供宽带卫星通信服务，基于中星Ka+其他Ku卫星的双模卫通组成如图2所示：

如图2所示，本形态特征在于采用Ka和Ku双天线设计，射频单元、数据单元等部分共用，并同时在调制解调单元中采用两种协议的板卡(核心基带板A和B)，从而实现在中星-16覆盖区域使用Ka频段天线，并配合使用核心基带板A，可使用更高带宽和传输速率的中星-16卫星通信系统；在中星十六卫星未覆盖区域使用Ku机载卫通天线，并配合核心基带板B，从而实现全球覆盖的网络服务。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，所述系统包括：

机载卫通天线、射频单元、数据单元、调制解调单元、飞机专用模块；其中，机载卫通天线用于电磁波的辐射和接收；射频单元用于频率转换；数据单元用于对机载卫通天线供电进行管理，对机载卫通天线的转向进行控制和监控，对射频单元进行控制和管理；调制解调单元用于进行中频-基带变换、信号调制解调、信号编解码、信号加解密、卫星协议处理、接口与数据处理；飞机专用模块用于存储调制解调单元初始化和运行需要的相关参数；调制解调单元支持两种不同的卫星通信协议。

2.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，机载卫通天线与射频单元和数据单元均连接，射频单元与数据单元和调制解调单元均连接，飞机专用模块与数据单元连接。

3.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，调制解调单元具体包括：核心基带板A和核心基带板B，核心基带板A用于调制/解调在中国区域覆盖的中星-16卫星系统；核心基带板B用于调制/解调全球覆盖的Ka卫星系统。

4.根据权利要求3所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，机载卫通天线包括：Ka频段天线和Ku频段天线，在中星-16覆盖区域使用Ka频段天线；在中星十六卫星未覆盖区域，但有Ku卫星覆盖区域使用Ku频段天线。

5.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载卫星通信系统还包括天线罩，天线罩用于机载卫通天线防护。

6.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载卫星通信系统还包括安装组件，安装组件用于安装和固定机载卫通天线。

7.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，机载卫通天线包括：射频系统和控制部分；射频部分包括：天线单元、射频器件、馈电网络；射频部分用于进行信号的收发和跟踪；控制部分包括波束控制器和供电分离电路；控制部分用于供电和信号分配及方位控制。

8.根据权利要求1所述的双模双频段的机载卫星通信系统，其特征在于，射频单元用于接收信号时进行射频-中频变换，发送信号时进行中频-射频变换，射频单元还用于功率放大、滤波。