CN108847881B - 一种基于集群编队的多路由星间通信链路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于集群编队的多路由星间通信链路,由适用于集群编队的多路由星间通信链路由专用于全向信号收发的通信天线、专用于多通道搜索/捕获/跟踪的星间终端机、专用于星间数据收发、筛选工作的处理器组成，多路由星间通信链路采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索；通过队列式多路由通信技术，直接或间接地对集群中所有卫星的星间信息进行交换；采用转发时延动态优化技术，处理器根据当前数据的优先级确定发送时机，将重要数据的转发时延降到最低；采用多路信息优选技术。本发明解决了传统星间通信方案接入终端数少、严重依赖天线可视性能、转发时延长的问题。

Description

一种基于集群编队的多路由星间通信链路

技术领域

本发明涉及宇航飞行器，特别涉及一种基于集群编队的多路由星间通信链路。

背景技术

为了满足用于多星集群编队的星间多路由通信需要，针对队列式通信、多星通信的需求，开展了与之相关的星间通信链路多路由通信技术设计。

国内外可供参考的星间通信链路设计方案较多，但这些星间链路适用于少量卫星星间通信或其多星间星间链路指向不变，或只能对视场可见星进行通信，或多星星间转发时延较大，又或者多星间星间链路间隙工作，均不满足当前多星队列式通信需要。为解决上述问题，要求设计出的星间链路具备多星接入、队列式多路由通信且同时具备全向、全时、双工的技术特点。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了满足用于多星集群编队的星间多路由通信需要，针对队列式通信、多星通信的需求，本发明提供了一种基于集群编队的多路由星间通信链路。

为了达到上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案：

一种基于集群编队的多路由星间通信链路,该多路由星间通信链路由适用于集群编队的多路由星间通信链路由专用于全向信号收发的通信天线、专用于多通道搜索/捕获/跟踪的星间终端机、专用于星间数据收发、筛选等预处理工作的处理器组成，所述多路由星间通信链路采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索；并通过队列式多路由通信技术，直接或间接地对集群中所有卫星的星间信息进行交换；采用转发时延动态优化技术，处理器根据当前数据的优先级确定发送时机，将重要数据的转发时延降到最低；采用多路信息优选技术，处理器根据时标特性对多通道输出的数据进行筛选，确保输出数据连续、顺序。

其中，各个通道各自对集群中的其它卫星发出的星间信号进行并行搜获，当某个通道对应的对方卫星星间天线视场可见时，其信噪比较高，足以保证完成捕获，相应该通道即转入连续跟踪模式。

其中，所述队列式多路由通信技术的通信协议设计为：星间信息采用分帧分块的方式占用星间物理信道，每秒一帧、每帧数据分为三块；其中首块用于发送本星GNSS数据，频度1s、次块用于发送主星GNSS数据，频度1s、第三块用于发送集群平台数据(含各星星历、测控维护信息等)；第三块内部采用分页传输方式，即需要多秒才能完成全部信息的完整播发，通过该信息帧的广播和交换，集群中的任意卫星均可直接或间接获取到其它卫星的信息。

本发明具有以下有益效果：

采用了多通道并行捕获技术，可以确保在多星接入集群编队时，每颗卫星均可以同时对集群中所有可见卫星同时进行捕获和跟踪；

采用队列式多路由通信技术，可使集群卫星在队列式工作模式下，避免因不可见而导致的信息交换中断，同时兼容可见星直接通信和不可见星间接通信，确保每颗星正常获取集群其它卫星的状态；

采用转发时延动态优化技术，可针对卫星不同工作模式下，对不同星间通信数据的转发时延进行差异化动态调整，尽可能减小高优先级数据的转发时延；

采用多路信息优选技术，可在多路由通信模式下，对经由不同路由到达的同一终端卫星的星间交换数据进行判断、选择，选择最新数据后更新本地星间数据池，确保数据的时效性和连续性，以供本星使用和向集群广播。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于集群编队的多路由星间通信链路的具体系统组成示意图。

图2为本发明实施例中队列式多路由通信技术的通信协议。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1中所示，本发明实施例提供了一种基于集群编队的多路由星间通信链路，该多路由星间通信链路由适用于集群编队的多路由星间通信链路由专用于全向信号收发的通信天线、专用于多通道搜索/捕获/跟踪的星间终端机、专用于星间数据收发、筛选等预处理工作的处理器组成；所述多路由星间通信链路采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索；具体的，以卫星A星间链路工作为例，A星的星间终端机按照CDMA技术，各个通道各自对集群中的其它卫星B、C、D发出的星间信号进行并行搜获，当某个通道对应的对方卫星星间天线视场可见时，其信噪比较高，足以保证完成捕获，相应该通道即转入连续跟踪模式。

由于集群编队为队列式编队，且编队尺寸较小，编队中远端的卫星可能受近端卫星遮挡影响，其实际的有效增益不足以保证与被遮挡星星建立直接通信的星间链路，为获取被遮挡星数据，需要经过近端卫星路由转发；在星间链路增益较好的情况下，两端卫星可直接建立直通链路，快速获取互相数据。所述多路由星间通信链路采用队列式多路由通信技术，直接或间接地对集群中所有卫星的星间信息进行交换；其中，多路由通信技术的核心是通信协议，具体设计为：星间信息采用分帧分块的方式占用星间物理信道，每秒一帧、每帧数据分为三块。其中首块用于发送本星GNSS数据(频度1s)、次块用于发送主星GNSS数据(频度1s)、第三块用于发送集群平台数据(含各星星历、测控维护信息等)。第三块内部采用分页传输方式，即需要多秒才能完成全部信息的完整播发，具体如图2所示。通过该信息帧的广播和交换，集群中的任意卫星均可直接或间接获取到其它卫星的信息。

每颗卫星经由星间链路传输的信息来源较多，每一类数据的重要性又各不相同，相应地，其对转发时效性，即时延要求也不同。本发明采用转发时延动态优化技术，处理器应对当前各类数据接收情况进行检测，查找到高优先级数据更新后，立即组帧并发送，消除高优先级数据的等待时延，以达到降低总转发时延的目的。

所述多路由星间通信链路采用多路信息优选技术，在互相视场可见情况下，星间链路为直接链路，两端卫星将直接进行数据交换，当互相视场不可见情况下，则通过可见卫星的星间帧间接获取其转发的其它卫星的数据。由于每路通道捕获的卫星不同，其输出的数据各自的时效性也不同，因此，不论对于本星后端使用或星间组帧需要，都须对各通道输出的数据按时间顺序优选，将最新的数据更新本地信息池，确保数据输出连续、顺序。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于集群编队的多路由星间通信链路,其特征在于，该多路由星间通信链路由专用于全向信号收发的通信天线、专用于多通道搜索/捕获/跟踪的星间终端机、专用于星间数据收发、筛选工作的处理器组成，所述多路由星间通信链路采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索；并通过队列式多路由通信技术，直接或间接地对集群中所有卫星的星间信息进行交换；采用转发时延动态优化技术，处理器根据当前数据的优先级确定发送时机，将重要数据的转发时延降到最低；所述多路由星间通信链路采用多路信息优选技术，在互相视场可见情况下，星间链路为直接链路，两端卫星将直接进行数据交换，当互相视场不可见情况下，则通过可见卫星的星间帧间接获取其转发的其它卫星的数据，不论对于本星后端使用或星间组帧需要，都须对各通道输出的数据按时间顺序优选，将最新的数据更新本地信息池，确保数据按顺序连续输出。

2.如权利要求1所述的一种基于集群编队的多路由星间通信链路,其特征在于，各个通道各自对集群中的其它卫星发出的星间信号进行并行搜获，当某个通道对应的对方卫星星间天线视场可见时，其信噪比较高，足以保证完成捕获，相应该通道即转入连续跟踪模式。

3.如权利要求1所述的一种基于集群编队的多路由星间通信链路,其特征在于，所述队列式多路由通信技术的通信协议设计为：星间信息采用分帧分块的方式占用星间物理信道，每秒一帧、每帧数据分为三块；其中首块用于发送本星GNSS数据，频度1s、次块用于发送主星GNSS数据，频度1s、第三块用于发送集群平台数据；第三块内部采用分页传输方式，即需要多秒才能完成全部信息的完整播发，通过该信息帧的广播和交换，集群中的任意卫星均可直接或间接获取到其它卫星的信息。

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