CN110011717B - 一种星载网络化管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载网络化管控系统，包括：管控协议处理系统，用于接收管控信息，检测管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在是的情况下，将管控信息解析为管控指令，并将管控指令发送至综合处理系统；在管控信息的目的卫星节点不是当前卫星节点的情况下，将管控信息转发至目的卫星节点；综合处理系统，用于处理管控指令。本发明通过嵌入在卫星节点中的管控协议处理系统和综合处理系统，实现了通过卫星节点网络及时进行管控信号的分发和处理，保证卫星只要接入网络，即可通过网络中其他节点进行管控，实现了卫星节点的一体化、网络化管控，解决了全时全域管控卫星问题。

Description

一种星载网络化管控系统

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种星载网络化管控系统。

背景技术

利用分布于高低轨的各类卫星节点，通过微波、激光等信息连接方式构建的卫星互联网络，开展宽带接入、移动通信、对地观测、空间探测等应用，服务于航空、航海等各类垂直行业的用户，这一新兴卫星产业模式在全球范围内得到认可，并大力发展，同时也对现行的卫星节点管控模式提出了新的课题和挑战。

现行的卫星节点管控属于一星一控模式，每颗卫星通过测控分系统与地面站建立无线管控通道，接收地面站发射的上行遥控信号进行解调，转化为直接指令并执行，或转化为间接指令，通过控制总线发送到星务计算机完成卫星管理。另一方面，测控分系统将星务计算机发来的或本机采集的工程遥测参数经调制后下传到地面站。

但是现行的卫星管控模式，一是由于国境范围的限制，这种模式只能在有限的管控弧段管控卫星；二是面对数量上百颗的卫星星座管控需求，要求在规定时间内协同完成卫星网络所承载的服务，现行点对点式的星地管控链路，不能满足网络化、实时化、一体化管控需求，没有解决全时全域管控卫星节点问题，具体来说不具备在任何时间对任何位置的卫星进行随时管控的能力，制约着太空服务的快速发展。

发明内容

本发明提供一种星载网络化管控系统，用以解决现有技术不具备在任何时间对任何位置的卫星进行随时管控的能力问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种星载网络化管控系统，其特征在于，包括：管控协议处理系统，用于接收管控信息，检测所述管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在所述管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息解析为管控指令，并将所述管控指令发送至综合处理系统；在所述管控信息的目的卫星节点不是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息转发至所述目的卫星节点；综合处理系统，用于处理所述管控指令。

进一步，所述管控信息的发送主体为地面站或其他卫星节点。

进一步，所述管控协议处理系统，具体包括：

协议路由单元，用于接收所述管控信息，检测所述管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在所述管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息解析为管控指令，并将所述管控指令发送至协议交换单元，否则，根据路由表选择到达目的卫星节点的通道，并通过所述通道将所述管控信息转发至所述目的卫星节点；

协议交换单元，用于将所述管控指令转发至综合处理系统进行核实，并在所述管控指令的核实结果为有效的情况下，将所述管控指令发送至执行所述管控指令的目的单元。

进一步，所述到达目的卫星节点的通道为业务通道或测控通道。

进一步，所述综合处理系统，具体包括：运行监控单元，用于核实所述管控指令是否有效；并检测遥测信息采集单元采集的当前卫星节点的工作参数是否在预设范围内，若当前卫星节点的工作参数在预设范围内，则将当前卫星节点的工作参数发送至协议交换单元；若当前卫星节点的工作参数不在预设范围内，则进行故障自主处理；遥控指令分发单元，用于在所述管控指令的核实结果为有效的情况下，确定执行所述管控指令的目的单元，并将所述管控指令发送至协议交换单元；遥测信息采集单元，用于采集当前卫星节点的工作参数。

进一步，所述协议交换单元，还用于接收所述运行监控单元发送的所述当前卫星节点的工作参数，并将所述当前卫星节点的工作参数封装后发送至所述协议路由单元；所述协议路由单元，还用于将所述封装后的当前卫星节点的工作参数调制后发送至其他卫星节点或地面站。

进一步，所述综合处理系统，还包括：软件定义单元，用于对星载网络化管控系统进行以下至少一种操作：功能重构、功能升级、调整发送或接收使用的频率；信息存储单元，用于存储以下至少一种信息：所述管控指令、当前卫星节点的工作参数。

进一步，所述运行监控单元进行故障自主处理，包括：检测当前是否保存有故障自主处理策略；在当前保存有故障自主处理策略的情况下，根据所述故障自主处理策略，生成故障处理指令；在当前未保存有故障自主处理策略的情况下，生成处理请求指令，并将所述处理请求指令发送至协议路由单元。

进一步，所述协议路由单元接收到所述处理请求指令后，将所述处理请求指令发送至地面站。

进一步，还包括：外围接口电路以及天线。

本发明通过嵌入在卫星节点中的管控协议处理系统和综合处理系统，实现了通过卫星节点网络及时进行管控信息的分发和处理，保证卫星只要接入网络，即可通过网络中其他节点进行管控，实现了卫星节点的一体化、网络化管控，解决了全时全域管控卫星问题。

附图说明

图1是本发明实施例中卫星管控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中管控协议处理系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中综合处理系统的结构示意图；

图4是本发明实施例中综合处理系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术不具备卫星在地面站测控范围外随时管控卫星的能力的问题，本发明提供了一种星载网络化管控系统，以下结合附图以及实施例，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，并不限定本发明。

本发明的实施例提供了一种星载网络化管控系统，该系统安装于卫星星座中的任意一个卫星节点，其形式可以为一块板卡或芯片，其结构示意图如图1 所示，主要包括管控协议处理系统10和综合处理系统20。其中，管控协议处理系统10用于接收管控信息，检测管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将管控信息解析为管控指令，并将管控指令发送至综合处理系统；在管控信息的目的卫星节点不是当前卫星节点的情况下，将管控信息转发至目的卫星节点；综合处理系统 20则主要用于处理管控指令，主要包括核实或指令分发等处理工作，以完成对卫星管理控制。

由于国境范围的限制，地面站在需要对卫星星座中的卫星节点进行管控时，可向当前运行在管理范围内的卫星节点发送管控信息，并且，在该管控信息中携带目的卫星节点的信息，当处于管理范围内的卫星节点接收到地面站发送的管控信息后，管控协议处理系统10根据其携带的目的卫星节点的信息，检测自身是否为目的卫星节点，若是，则将管控信息解析为管控指令，并发送至综合处理系统20进行后续的处理，若不是，则将管控信息转发至目的卫星节点。

应当了解的是，地面站下发的一个管控信息可以同时指示多个目的卫星节点，因此，若当前接收到管控信息的卫星节点不是目的卫星节点，则其需要将该管控信息进行多次处理转发。并且由于卫星星座中存在的多个卫星节点之间运行的轨道不尽相同，当前卫星节点可能无法直接将管控信息转发至目的卫星节点，因此可能需要经过其他卫星节点进行路由转发，此时其他卫星节点收到的管控信息即使当前卫星节点发送的，也就是说，当前卫星节点也可以收到其他卫星节点发送的管控信息。

另外，当前卫星节点还可能接收到其他卫星节点经过自身向地面站发送的其他卫星节点的遥测参数信息或网络状态参数信息，此时管控协议处理系统10 不需要检测该遥测参数信息或网络状态参数信息是否是发给自身节点的信息，而是直接将该信息进行转发，至可直接连接到地面站的卫星节点，下行到地面站即可。

为了实现接收和发送信息的功能，星载网络化管控系统还应该包括外围接口电路以及天线，本实施例中的外围接口电路以及天线可以使用现有技术中已经成熟的技术来实现，本实施例不进行限制。

本实施例通过嵌入在卫星节点中的管控协议处理系统10和综合处理系统 20，实现了通过卫星节点网络及时进行管控信息的分发和处理，保证保证卫星只要接入网络，即可通过网络中其他节点进行管控，实现了卫星节点的一体化、网络化管控，解决了全时全域管控卫星问题。

具体地，管控协议处理系统10具体包括协议路由单元101和协议交换单元102，其结构示意图如图2所示，其中，协议路由单元101主要用于接收管控信息，检测管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将管控信息解析为管控指令，并将管控指令发送至协议交换单元，否则，根据路由表选择到达目的卫星节点的通道，并通过通道将管控信息调制后转发至目的卫星节点；协议交换单元102用于接收管控指令，将管控指令转发至综合处理系统20进行核实，并根据综合处理系统20的核实结果，将管控指令转发至处理管控指令的目的单元。需要注意的是，本实施例中所指的目的单元，可以不限于管控协议处理系统10或综合处理系统20中已经存在的各个单元，还可以是当前卫星节点中的星务计算机、测控应答机、电源控制器、姿态控制器等控制单元。

进一步地，协议路由单元101在检测管控信息的目的卫星节点不是当前卫星节点的情况下，需要根据路由表选择从自身到目的卫星节点之间最佳的传输路径，如选择跳转次数最少的通道，或选择传输质量最好的通道。并且，根据当前卫星节点的链路使用情况，选择业务通道或测控通道进行转发，其中，业务通道是指通过业务链路载荷传输信息，具体物理承载为通信载荷，而测控通道是指通过测控链路传输信息，具体物理承载为测控应答机。协议交换单元102 的主要功能是进行系统内部各个指令的转发，起到总线的信息传输交互作用，其不具备复杂处理能力，只是完成信息的传递而已，下面结合综合处理系统20及其包括的各个单元进行协议交换单元102的具体功能描述。

综合处理系统20主要包括以下单元：运行监控单元201、遥控指令分发单元202以及遥测信息采集单元203，其结构示意图如图3所示。具体地，运行监控单元201用于核实管控指令是否有效，若管控指令无效，则向遥控指令分发单元202反馈该指令为非法信息并抛弃该指令，若管控指令有效，则向遥控指令分发单元202反馈该指令有效。

与此同时，运行监控单元201还用于检测遥测信息采集单元203采集的当前卫星节点的工作参数是否在预设范围内，若当前卫星节点的工作参数在预设范围内，则证明当前卫星节点工作正常，可以将当前卫星节点的工作参数按照地面管控中心的要求发送至协议交换单元102，由协议交换单元102封装后发送至协议路由单元101反馈至地面站或其他卫星节点；若当前卫星节点的工作参数不在预设范围内，则证明当前卫星节点运行存在故障，此时运行监控单元 201根据预设的故障自主处理策略进行故障自主处理，实现在无法接收到地面站的管控指令时，卫星节点自主管控的功能。具体地，运行监控单元201在进行故障自主处理时，主要实现以下步骤：首先检测当前是否保存有故障自主处理策略，在当前保存有故障自主处理策略的情况下，根据故障自主处理策略，结合当前卫星节点的工作参数中超出预设范围的具体参数，生成对应故障处理指令；如故障检测指令、隔离指令、断电指令和重启指令等，若运行监控单元 201中没有预设故障自主处理策略，则生成处理请求指令，将处理请求指令通过协议路由单元101上报至地面站，并等待地面站反馈故障自主处理策略或具体处理措施。例如，在卫星节点中某设备的工作温度过高超过预设的温度范围时，根据事先故障自主处理策略，由运行监控单元201进行该设备的自动断电。

遥控指令分发单元202主要用于在管控指令的核实结果为有效的情况下，确定执行该管控指令的目的单元，并将该管控指令发送至协议交换单元102，由协议交换单元102将管控指令分发至对应的目的单元中。进一步地，管控指令主要分为控制平台和载荷的遥控指令以及管理卫星网络业务的业务控制指令，遥控指令分发单元202根据具体指令的不同确定不同的目的单元以执行管控指令。

遥测信息采集单元203主要用于采集当前卫星节点的工作参数，如卫星和平台各单机的工作状态信息、电压、电流、温度、设备参数、网络运行参数等。因此，实际上，遥测信息采集单元203也是执行管控指令的目的单元的一种，当管控指令的具体内容是地面站希望获取卫星节点的遥测参数时，该管控指令就会被遥控指令分发单元202分发至遥测信息采集单元203，遥测信息采集单元203接收到该管控指令后，进行遥测参数的采集。更进一步的是，管控指令中还可以包括控制遥测信息采集单元203进行工作参数采集的周期和上报参数的设置，如每隔20s进行一次采集，采集之后立刻发回地面，或每隔1分钟采集一次，每天的24时再发回地面等，此时，遥测信息采集单元203即可以管控指令所携带的采集设置信息进行自动化周期性的采集了，进一步增强了卫星的自动化水平。

应当了解的是，遥测信息采集单元203还可以进行当前卫星节点的工作参数的预处理，如解析、清洗、融合等操作，以方便地面站进行后期处理。遥测信息采集单元203采集的工作参数先发送给协议交换单元102进行封装，封装后的工作参数再由协议路由单元101发送至地面站或到达地面站所经由的其他卫星节点，完成当前卫星节点的工作参数的上报。

综合处理系统20还可以包括软件定义单元204和信息存储单元205，此时综合处理系统20的结构示意图如图4所示。软件定义单元204主要用于对星载网络化管控系统进行以下至少一种操作：功能重构、功能升级、调整发射或接收频率等，使星载网络化管控系统可根据地面管控中心的实际需求，进行功能的升级更新，或者根据空间频段使用情况，通过调整载波频率，发送不同频段的信号，采用不同的调制解调方式发送信息，实现灵活调整信息发送或接收方式，带来抗干扰和安全等优势。信息存储单元205主要用于存储以下至少一种信息：管控指令、当前卫星节点的工作参数等，还可以保存预处理后的当前卫星节点的工作参数、故障处理指令、处理请求指令等其他信息，作为后期卫星节点功能升级或调整的依据。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种星载网络化管控系统，其特征在于，所述星载网络化管控系统安装于卫星星座中的任意一个卫星节点，包括：

管控协议处理系统，用于接收管控信息，检测所述管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在所述管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息解析为管控指令，并将所述管控指令发送至综合处理系统；在所述管控信息的目的卫星节点不是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息转发至所述目的卫星节点；

综合处理系统，用于处理所述管控指令；

所述管控信息的发送主体为地面站或其他卫星节点；

所述管控协议处理系统，具体包括：

协议路由单元，用于接收所述管控信息，检测所述管控信息的目的卫星节点是否为当前卫星节点，在所述管控信息的目的卫星节点是当前卫星节点的情况下，将所述管控信息解析为管控指令，并将所述管控指令发送至协议交换单元，否则，根据路由表选择到达目的卫星节点的通道，并通过所述通道将所述管控信息调制后转发至所述目的卫星节点；

协议交换单元，用于将所述管控指令转发至综合处理系统进行核实，并在所述管控指令的核实结果为有效的情况下，将所述管控指令发送至执行所述管控指令的目的单元。

2.如权利要求1所述的星载网络化管控系统，其特征在于，所述到达目的卫星节点的通道为业务通道或测控通道。

3.如权利要求1所述的星载网络化管控系统，其特征在于，所述综合处理系统，具体包括：

运行监控单元，用于核实所述管控指令是否有效；并检测遥测信息采集单元采集的当前卫星节点的工作参数是否在预设范围内，若当前卫星节点的工作参数在预设范围内，则将当前卫星节点的工作参数发送至协议交换单元；若当前卫星节点的工作参数不在预设范围内，则进行故障自主处理；

遥控指令分发单元，用于在所述管控指令的核实结果为有效的情况下，确定执行所述管控指令的目的单元，并将所述管控指令发送至协议交换单元；

遥测信息采集单元，用于采集当前卫星节点的工作参数。

4.如权利要求3所述的星载网络化管控系统，其特征在于，

所述协议交换单元，还用于接收所述运行监控单元发送的所述当前卫星节点的工作参数，并将所述当前卫星节点的工作参数封装后发送至所述协议路由单元；

所述协议路由单元，还用于将所述封装后的当前卫星节点的工作参数调制后发送至其他卫星节点或地面站。

5.如权利要求3所述的星载网络化管控系统，其特征在于，所述综合处理系统，还包括：

软件定义单元，用于对星载网络化管控系统进行以下至少一种操作：功能重构、功能升级、调整发射或接收使用的频率；

信息存储单元，用于存储以下至少一种信息：所述管控指令、当前卫星节点的工作参数。

6.如权利要求3所述的星载网络化管控系统，其特征在于，所述运行监控单元进行故障自主处理，包括：

检测当前是否保存有故障自主处理策略；

在当前保存有故障自主处理策略的情况下，根据所述故障自主处理策略，生成故障处理指令；

在当前未保存有故障自主处理策略的情况下，生成处理请求指令，并将所述处理请求指令发送至协议路由单元。

7.如权利要求6所述的星载网络化管控系统，其特征在于，所述协议路由单元接收到所述处理请求指令后，将所述处理请求指令发送至地面站。

8.如权利要求1至7中任一项所述的星载网络化管控系统，其特征在于，还包括：外围接口电路以及天线。

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