CN109150284A - 测控通信系统多场景随遇接入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的测控通信系统多场景随遇接入方法，旨在解决现有计划接入测控手段无法适应未来航天系统的测控需求问题。通过下述技术方案予以实现：若应用场景为多波束全空域扫描接入方式，则航天器持续性发送遥测信号，测控通信系统调用扫描波束进行全空域目标搜索，对接收的遥测信号进行识别，若为合作航天器，则向该航天器发射遥控信号；若应用场景为全向天线辅助接入方式，则航天器周期性地发射接入信标，获取航天器遥测信号参数及星历数据，并将该信息发送至测控通信系统，调用跟踪波束对航天器发送的遥测信号进行捕获、跟踪及解调，并将解调后的数据通过光纤发送至测控中心，测控中心生成遥控指令，通过测控通信系统发送至航天器，完成随遇接入。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于航天测控通信领域，针对天地一体化网络高效灵活运行需求，设计的测控通信系统多场景随遇接入方法，同时该方法亦可应用于无人机测控、态势感知领域。
背景技术
随着在轨航天器商业、事需求的快速增长，以商业用途为主的中小型航天器系统多采用星座部署式的系统架构，卫星数量急剧增多。2015年6月，美国北方天空研究所咨询公司发布第二版《微纳卫星市场》报告，预测未来十年全球将发射100Kg以下微纳卫星超过2500颗。另外，针对商业低轨5G通信、导航卫星系统理念的发展需求，低轨星座需要部署成百上千颗卫星才能实现通信、定位信号的全球覆盖。以“铱星”系统为例，其卫星数量为66颗。除此之外，Oneweb公司于2015年1月宣布与维珍公司、高通公司建立合作关系，建立由648颗低轨卫星星座组成的全球宽带互联网，其数量比铱星多10倍；SpaceX公司在Google公司的支持下也在寻求建立由超过4000颗低轨卫星组成的通信、导航全球宽带互联网卫星系统。基于各类星座部署方案的中小型卫星系统虽然可以对通信、导航、授时以及侦察等多种业务提供有效支撑，但测通信控系统却面临着前所未有的挑战，采用传统的计划测控手段已无法适应未来航天系统的测控需求。
为保证大规模在轨航天器的综合测控业务需求，天地一体化测控体制必然是未来航天系统综合测控网的发展趋势。在地面测控网方面，基于共形阵列天线和数字多波束形成技术的单站式地面测控系统具备同时全空域多目标航天器的测控及运管能力，是日后地面测控网建立的主流发展方向。美国空军卫星测控网已经开展网格球顶相控阵天线的研究，并在现有设备和14颗不同轨道卫星的配合下，验证了该测控系统的TT&C功能以及7个关键性能参数的评估。借助数字波形合成技术，全空域多目标测控天线可以实现天线波束方向的快速切换与稳定跟踪，结合测控中心下传的控制指令实现单站的多目标测控业务。
近年来移动互联网得到了飞速发展，移动互联网的核心技术之一即是移动接入技术。类似的，空间中的各个组件、节点，其相对时空关系也是不断发生变化的。这是随遇接入技术的关键属性之一。鉴于场景对目标扫描需求，测控通信系统需要全天候不间断工作，系统功耗较大；测控通信系统调用扫描波束实现全空域搜索，应具备波束优化搜索及跟踪能力；接入过程需对目标参数进行估计，对设备资源要求较高。接入目标周期性发射信标，信号很容易被截获，安全性得不到保障，因此此场景需要采取强加密及认证措施。
考虑到未来在轨卫星数量的急剧增多，为了减轻测控中心及各测控站的人力、物力的运营管理成本，提升天地一体化测控通信网络的运行效率，测控通信系统需要具备可见航天器的自主随遇接入功能，并在此基础上建立以测控中心为中心节点的地基综合测控通信网。现有计划接入测控手段无法适应未来航天系统的测控需求问题，测控通信系统随遇接入场景设计及其接入方法，是实现空天飞行器随遇接入的重要研究方向，目前在国内外均无相关研究文献报道。
发明内容
本发明是针对未来天地一体化网络灵活运行需求，提供一种能够高效利用多波束资源，快速响应测控任务的测控通信系统多场景随遇接入方法。
本发明可以通过以下措施来达到，一种测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征包括如下步骤：测控通信系统随遇接入应用场景分为多波束全空域扫描接入场景和全向天线辅助接入场景两类；若应用场景为多波束全空域扫描接入方式，则航天器持续性发送遥测信号，测控通信系统调用扫描波束对全空域进行目标搜索，当航天器进入测控通信系统的搜索区域内，测控通信系统调用跟踪波束，对接收的遥测信号进行调制体制分类、估计参数估计及编码方式识别，然后采用不同的解调器对遥测信号进行解调、译码，得到比特数据；利用数据库中的帧头及帧长信息对解调后的数据进行匹配，对合作航天器进行判别，如果存在对应的帧同步码，则认为是合作的航天器，向航天器发射遥控信号，否则判为非合作的航天器，存储接收数据；当航天器离开测控通信系统波束范围时，此次接入结束，测控通信系统释放该接入所用的设备资源；若应用场景为全向天线辅助接入方式，则航天器周期性地发射接入信标，信标包含了引导码、卫星标识号、频点、调制方式、信息速率、扩频码序列、码速率、天线极化、卫星星历数据信息，当航天器进入全向天线接收范围内，全向天线对信标进行捕获、跟踪及解调，获取航天器遥测信号参数及星历数据，并将该信息发送至测控通信系统，测控通信系统调用跟踪波束对航天器发送的遥测信号进行捕获、跟踪及解调，并将解调后的数据通过光纤发送至测控中心，测控中心根据测控计划生成遥控指令，通过测控通信系统发送至航天器，完成随遇接入。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
高效利用多波束资源。本发明多目标测控通信系统高效利用多波束资源优势，快速灵活实现目标扫描、跟踪，完成测控通信系统多场景随遇接入。改变了传统地面设备单一波束及处理能力弱的不足，具备多目标、波束灵活可控、按需重组等优点，可同时服务于多个空天飞行器，具备强大的后端处理能力。测控通信系统不需要调用搜索波束，即所有波束资源都可以用于目标接入；测控通信系统不需要24小时不间断工作，节约功耗，提升了测控系统使用寿命；测控通信系统无需识别环节，节省系统资源。
测控任务快速响应。本发明在航天器进入测控通信系统的搜索区域内时，测控通信系统可自动识别航天器信号参数，调用跟踪波束对遥测信号进行跟踪，可保证测控通信系统可视范围内的在轨航天器随时在线，无需任务中心提前生成测控计划，大大减少了与测控中心或其他任务中心的协调环节，大幅提升测控网任务实施反应速度。
支撑网络灵活运行。本发明针对现有计划接入测控手段无法适应未来航天系统的测控需求问题，为天地一体化网络灵活运行提供有力支撑，给出测控通信系统随遇接入应用场景，即多波束全空域扫描接入场景和全向天线辅助接入场景。两类场景充分利用了多目标测控通信系统的多目标、波束灵活可控、按需重组等优点，发挥了随遇接入场景的灵活性和效能，为未来构建空间信息网络，达成按需接入、面向应用提供了必需手段。
附图说明
图1是多波束全空域扫描接入流程图。
图2是全向天线辅助接入流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
首先，测控通信系统随遇接入涉及的应用场景包括多波束全空域扫描接入场景和全向天线辅助接入场景，下面对这两种场景分别作详细说明。
参阅图1。根据本发明，测控通信系统随遇接入应用场景分为多波束全空域扫描接入场景和全向天线辅助接入场景两类；若应用场景为多波束全空域扫描接入方式，则航天器持续性发送遥测信号，测控通信系统调用扫描波束对全空域进行目标搜索，当航天器进入测控通信系统的搜索区域内，测控通信系统调用跟踪波束，对接收的遥测信号进行调制体制分类、估计参数估计及编码方式识别，然后采用不同的解调器对遥测信号进行解调、译码，得到比特数据；利用数据库中的帧头及帧长信息对解调后的数据进行匹配，对合作的航天器进行判别，如果存在对应的帧同步码，则认为是合作的航天器，向航天器发射遥控信号，否则判为非合作的航天器，存储接收数据；当航天器离开测控通信系统波束范围时，此次接入结束，测控通信系统释放该接入所用的设备资源。
参阅图2。若应用场景为全向天线辅助接入方式，全向天线辅助测控通信系统则启动全向天线辅助接入程序。在全向天线辅助接入场景中，航天器周期性地发射接入信标，该信标为标准信号，信标包含了引导码、卫星标识号、频点、调制方式、信息速率、扩频码序列、码速率、天线极化、卫星星历数据信息；当航天器进入全向天线接收范围内，全向天线对信标进行捕获、跟踪及解调，获取航天器遥测信号参数及星历数据，并将该信息发送至测控通信系统；测控通信系统根据全向天线获取的航天器遥测信号参数及星历数据，调用跟踪波束对航天器发送的遥测信号进行捕获、跟踪及解调；测控通信系统将解调后的数据通过光纤发送至测控中心，测控中心根据测控计划生成遥控指令传至测控通信系统，测控通信系统根据遥控指令生成遥控信号，并发送至航天器，完成目标随遇接入。
以上两种随遇接入方法各有优缺点，对比如下：
多波束全空域扫描接入方法：测控通信系统需要全天候不间断工作，实现全空域目标搜索，系统功耗较大；测控通信系统调用扫描波束实现全空域搜索，应具备波束优化搜索及跟踪能力；接入过程需对目标参数进行估计，对设备资源要求较高。
全向天线辅助接入方法：测控通信系统不需要调用搜索波束，即所有波束资源都可以用于目标接入；测控通信系统不需要24小时不间断工作，节约功耗，提升了测控系统使用寿命；测控通信系统无需识别环节，节省系统资源；接入目标周期性发射信标，信号很容易被截获，因此该方式需要采取强加密及认证措施。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征包括如下步骤：测控通信系统随遇接入应用场景分为多波束全空域扫描接入场景和全向天线辅助接入场景两类；若应用场景为多波束全空域扫描接入方式，则航天器持续性发送遥测信号，测控通信系统调用扫描波束进行全空域目标搜索，对接收的遥测信号进行识别，并对合作航天器进行判别，若为合作航天器，则向该航天器发射遥控信号；若应用场景为全向天线辅助接入方式，则航天器周期性地发射接入信标，全向天线对信标进行捕获、跟踪及解调，获取航天器遥测信号参数及星历数据，并将该信息发送至测控通信系统，测控通信系统调用跟踪波束对航天器发送的遥测信号进行捕获、跟踪及解调，并将解调后的数据通过光纤发送至测控中心，测控中心生成遥控指令，通过测控通信系统发送至航天器，完成随遇接入。
2.如权利要求1所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：若应用场景为多波束全空域扫描接入方式，测控通信系统启动多波束全空域扫描接入程序。
3.如权利要求2所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：航天器持续性发送遥测信号，测控通信系统调用扫描波束对全空域进行目标搜索，当航天器进入测控通信系统的搜索区域内，测控通信系统调用跟踪波束，对接收的遥测信号进行调制体制分类、估计参数估计及编码方式识别，然后采用不同的解调器对遥测信号进行解调、译码，得到比特数据。
4.如权利要求2所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：测控通信系统利用数据库中的帧头及帧长信息对解调后的数据进行匹配，对合作的航天器进行判别，如果存在对应的帧同步码，则认为是合作的航天器，向航天器发射遥控信号，否则判为非合作的航天器，存储接收数据。
5.如权利要求2所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：当航天器离开测控通信系统波束范围时，此次接入结束，测控通信系统释放该接入所用的设备资源。
6.如权利要求1所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：若应用场景为全向天线辅助接入方式，测控通信系统启动全向天线辅助接入程序。
7.如权利要求6所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：在全向天线辅助接入场景中，航天器周期性地发射接入信标，该信标为标准信号，信标包含了引导码、卫星标识号、频点、调制方式、信息速率、扩频码序列、码速率、天线极化和卫星星历数据信息。
8.如权利要求7所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：当航天器进入全向天线接收范围内，全向天线对信标进行捕获、跟踪及解调，获取航天器遥测信号参数及星历数据，并将该信息发送至测控通信系统。
9.如权利要求8所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：测控通信系统根据全向天线获取的航天器遥测信号参数及星历数据，调用跟踪波束资源对航天器发送的遥测信号进行捕获、跟踪，解调遥测信号。
10.如权利要求9所述的测控通信系统多场景随遇接入方法，其特征在于：测控通信系统将解调后的数据通过光纤发送至测控中心，测控中心根据测控计划生成遥控指令，传至测控通信系统，测控通信系统根据遥控指令生成遥控信号，并发送至航天器，完成目标随遇接入。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113726403A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-30 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载随遇测控终端突发测控快速响应方法及系统 |
| CN114050859A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-02-15 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 基于感知接入模式的全空域测控系统 |
| CN114859852A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-05 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 飞行器测控接入的控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN117118748A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 西安中科天塔科技股份有限公司 | 一种星地随遇接入方法及系统 |
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2018
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113726403A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-30 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载随遇测控终端突发测控快速响应方法及系统 |
| CN113726403B (zh) * | 2021-07-21 | 2022-08-12 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载随遇测控终端突发测控快速响应方法及系统 |
| CN114050859A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-02-15 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 基于感知接入模式的全空域测控系统 |
| CN114859852A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-05 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 飞行器测控接入的控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN114859852B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-09-05 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 飞行器测控接入的控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN117118748A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 西安中科天塔科技股份有限公司 | 一种星地随遇接入方法及系统 |
| CN117118748B (zh) * | 2023-10-20 | 2023-12-29 | 西安中科天塔科技股份有限公司 | 一种星地随遇接入方法及系统 |
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