CN108964740B - 一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,包括全向星间通信天线组阵、射频通道、星间链路管理单元和星间基带，星间链路管理单元控制2路星间基带对一组星间射频通道的数据进行收发处理，所述2路星间基带、射频通道、星间天线组成的星间链路实现星间数据的异源同步收发；每颗卫星的星间链路可以同时对它星的两路异源信号进行捕获、跟踪及选择；且可以自主地根据当前星间距离、星间通信是否正常进行速率调整；星间链路的工作模式配置和控制由星间链路管理单元统一进行同步管理。本发明解决了由于传统全向组阵天线干涉区的存在导致无法全向通信的问题。

Description

一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路

技术领域

本发明涉及宇航飞行器，特别涉及一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路。

背景技术

为了满足用于绕飞编队双星间星间通信需要，针对全向、全时通信的需要，开展了与之相关的全向星间通信链路设计。

国内外已经实现的星间通信链路设计方案繁多，但这些星间链路都是基于跟飞、伴飞编队的定向、间歇、单工通信链路，无法满足绕飞编队下，全向、全时、双工的星间通信需要。而传统的测控方案，由于其为准全向特性，即天线阵干涉区的存在会导致绕飞期间出现频繁的通信中断，影响星间链路的稳定性、连续性，因此，也不适用于绕飞编队星间通信。为解决上述问题，要求设计出的星间通信链路应具备全向、全时、双工、连续稳定等技术特点。

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

为了满足绕飞编队双星全向、全时、双工、连续稳定星间通信的需要，本发明提供了一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路。

为了达到上述发明目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,包括全向星间通信天线组阵、射频通道、星间链路管理单元和星间基带，天线采用180°反向布局，每幅天线均为180°的视场，两幅相反指向的天线方向图组成全向覆盖的天线阵方向图,对天天线1和对地天线2交叉组成一组全向星间通信天线阵，同样，对天天线2和对地天线1交叉组成另一组备份的全向星间通信天线阵；星间链路管理单元控制2路星间基带对一组星间射频通道的数据进行收发处理，所述2路星间基带、射频通道、星间天线组成的星间链路实现星间数据的异源同步收发；每颗卫星的星间链路可以同时对它星的两路异源信号进行捕获、跟踪及选择；且可以自主地根据当前星间距离、星间通信是否正常等进行速率调整；星间链路的工作模式配置和控制由星间链路管理单元统一进行同步管理。

优选地，卫星发射的星间信号为异源特性，且具备双工通信能力；

优选地，采用星间数据多路复接与转发技术，不同的星间数据组成不同的虚拟信息帧后，轮流占用星间通信物理信道，在满足信息交换的同时，保证了各自数据的转发时延。

优选地，对天天线1和2、对地天线1和2、对天射频通道1和2、对地射频通道1和2、基带处理1a和1b、基带处理2a和和2b均采取通用化设计，需要时，通过配置多路模块，即可让更多卫星接入星间通信链路。

本发明具有以下有益效果：

由于采用了全向星间通信天线组阵技术，确保编队卫星在绕飞任意时刻均互相可见、可通信；采用双通道异源收发技术，可有效消除组阵后的星间通信天线阵干涉区，并使星间链路具备双工通信能力；采用双通道捕获、跟踪、选择技术后，卫星可稳定、连续的获取星间通信数据，保证了编队运行安全和业务任务的全天候执行；采用星间通信速率自适应调整技术，可使编队星间距离异常变化或星间链路运行异常时，自主根据当前的状态，选择合适的星间通信速率，尽快回复星间通信链路；采用星间链路一体化管理技术，可对星间链路的射频通道、基带处理通道自主进行实时、同步配置和管理；采用星间数据多路复接与转发技术，可最大化的利用星间物理信道传输不同类别的星间数据，并对星间通信数据的通信时效性进行合理优化，确保不同数据的转发时延；采用通用化设计方案，星间链路的天线、射频通道、基带通道及通信体制、通信协议等均采用通用化设计，确保在系列后续卫星上也可继承使用。

附图说明

图1为本发明一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路的具体系统组成示意图。

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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,包括全向星间通信天线组阵、射频通道、星间链路管理单元和星间基带，天线采用180°反向布局，每幅天线均为180°的视场，两幅相反指向的天线方向图组成全向覆盖的天线阵方向图。此外，考虑了加强可靠性的冗余设计，如图，对天天线1和对地天线2交叉组成一组全向星间通信天线阵，同样，对天天线2和对地天线1交叉组成另一组备份的全向星间通信天线阵；图中深色部分即为同一时刻系统中参与工作的部分，星间链路管理单元控制2路星间基带对一组星间射频通道的数据进行收发处理，所述2路星间基带、射频通道、星间天线组成的星间链路实现星间数据的异源同步收发，有效避免了星间天线组阵后的干涉区效应，并实现了双工工作的功能。

如图1中所示的基带处理1a对它星的基带处理1输出的信号进行捕获处理，基带处理1b对它星的基带处理2输出的信号进行捕获处理。由于卫星为全向星间通信，因此，对地或对天必然有一路天线对准本星通信，而无论它星用对地天线对本星通信或是对天天线对本星通信，采用双路捕获、跟踪、选择技术后，本星基带处理1a和1b可保证至少输出一路来自它星的数据。

如图1中所示，当星间传输距离变化时，空间衰减的变化对星间链路的建立、维持及稳定性有直接影响。采用星间速率自适应调整技术后，若星间距离较近，则星间链路管理单元自主控制星间基带切换成高速通信模式，反之，若星间距离较远时，则星间链路管理单元自主控制星间基带切换成低速通信模式，确保满足不同距离下，不同业务的星间通信需要。

如图1中所示，采用星间链路一体化管理技术后，星间链路管理单元对两路基带的通信速率进行统一配置和控制，并在一路基带故障情况下，自主控制单路基带的对地、对天射频通道分时工作，保证了本星星间链路的全向性和信号异源性。

如图1中所示，采用星间数据多路复接与转发技术后，不同的星间数据组成不同的虚拟信息帧后，轮流占用星间通信物理信道，在满足信息交换的同时，保证了各自数据的转发时延。

如图1中所示，对天天线1和2、对地天线1和2、对天射频通道1和2、对地射频通道1和2、基带处理1a和1b、基带处理2a和2b均采取了通用化设计，需要时，通过配置多路模块，即可让更多卫星接入星间通信链路。

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 (4)

1.一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,其特征在于，每个卫星包括全向星间通信天线阵、射频通道、星间链路管理单元和两路星间基带，全向星间通信天线阵包括对天天线1、对天天线2、对地天线1、对地天线2，射频通道包括与之对应的对天射频通道1、对天射频通道2、对地射频通道1、对地射频通道2，对天射频通道1和对地射频通道2构成一组星间射频通道，对天射频通道2和对地射频通道1构成另一组星间射频通道，第一路星间基带设于对天射频通道1和对地射频通道1之间，第二路星间基带设于对天射频通道2和对地射频通道2之间，第一路星间基带包括基带处理1a和基带处理1b，第二路星间基带包括基带处理2a和基带处理2b，天线采用180°反向布局，每幅天线均为180°的视场，两幅相反指向的天线方向图组成全向覆盖的天线阵方向图,对天天线1和对地天线2交叉组成一组全向星间通信天线阵，同样，对天天线2和对地天线1交叉组成另一组备份的全向星间通信天线阵；星间链路管理单元控制2路星间基带对一组星间射频通道的数据进行收发处理，所述2路星间基带、射频通道、全向星间通信天线阵组成的星间链路实现星间数据的异源同步收发；每颗卫星的星间链路可以同时对它星的两路异源信号进行捕获、跟踪及选择；且可以自主地根据当前星间距离、星间通信是否正常进行速率调整；星间链路的工作模式配置和控制由星间链路管理单元统一进行同步管理。

2.如权利要求1所述的一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,其特征在于，卫星发射的星间信号为异源特性，且具备双工通信能力。

3.如权利要求1所述的一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,其特征在于，采用星间数据多路复接与转发技术，不同的星间数据组成不同的虚拟信息帧后，轮流占用星间通信物理信道，在满足信息交换的同时，保证了各自数据的转发时延。

4.如权利要求1所述的一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路,其特征在于，对天天线1和2、对地天线1和2、对天射频通道1和2、对地射频通道1和2、基带处理1a和1b、基带处理2a和2b均采取通用化设计，需要时，通过配置多路模块，即可让更多卫星接入星间通信链路。

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