CN111092646A - 单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统及方法，通过在卫星基带前端串接切换开关，通过远程切换的方式，对多颗卫星信号进行接收处理，实施多星状态轮询监测。本发明改变了传统的适用于监控系统需求的多套基带系统服务一颗卫星的现状，创造性的提出更适用于日常监测的单个基带系统服务多颗卫星轮询监测方式，在满足轮询监测的前提下，极大的降低了日常监测的建设成本。
Description
技术领域
本发明属于卫星传输领域，涉及一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统及方法。
背景技术
传统数字综合基带系统根据需求不同，常采用的是高冗余化、高保障度的设计，用于卫星遥测接收等情况，该连接方法保障系统可用度，保障卫星遥测实时回传并监测，能够对卫星的各项数据进行实时不间断监测。由于冗余化设计，即使某个设备出现问题，仍可及时切换到热备份状态的备用设备。极端条件下，若常用站点的所有设备出现问题，测控部门仍可通过备份站点对卫星进行回传数据的监测，保障卫星的正常在轨运行。
如图1所示，常态的卫星状态接收系统连接方法是采用双站热备份或者多站热备份的方式，每个站点的单套系统都会有所有设备的热备份设备，保障在第一时间内，接收链路出现任何问题都能够自动切换到热备份设备，不间断地将信息进行回传，一方面保障信息的连续性，另一方面提升系统可用度。
此种设备配置方法，从需求或成本上分析不符合日常监测的使用场景，极大的提升了日常监测的建设成本，并且日常监测对轮询间隔、持续观测数据等技术指标需求远没有测控系统的指标需求高，因而有必要对适用于日常监测需求的多卫星状态轮询监测系统及方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统及方法，改变了原来适用于监控系统需求的多套基带系统服务一颗卫星的现状，创造性的提出更适用于日常监测的单个基带系统服务多颗卫星的轮询监测方式，在满足轮询监测的前提下，极大的降低了日常监测的建设成本，从而完成本发明。
本发明的目的在于提供以下技术方案：
第一方面，本发明的目的在于提供一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，该轮询监测系统包括：
切换开关，其连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
卫星基带，其接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
第二方面，本发明的目的在于提供一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，该方法包括以下步骤：
通过切换开关连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
通过卫星基带接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星基带后连接卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
根据本发明提供的一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统及方法，带来了有益的技术效果：
本发明旨在解决轮询监测多卫星状态的问题，根据用户需求，接收并处理卫星状态数据，主要针对卫星有效载荷相关遥测，同时接收并处理卫星姿态分系统、星载计算机分系统和电源分系统等关键工作状态量；通过基带系统以及卫星状态轮询监测方式，在满足数据获取需求的前提下，极大的降低了日常监测的建设成本。
附图说明
图1示出本发明中常态的卫星状态接收系统连接方法示意图；
图2示出本发明一种优选实施方式中单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统连接示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
根据本发明的第一方面，如图2所示，本发明提供的一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，该轮询监测系统包括：
切换开关，其连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
卫星基带，其接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
在本发明中，该轮询监测系统还包括交换机和显示系统，经过卫星基带的数据，通过交换机分别连接至显示系统和卫星状态监测系统，显示系统实时接收卫星遥测解析结果，将卫星平台状态等各项信息以图表、文字、曲线等方式将遥测处理结果上屏显示。
在本发明中，确定的轮询规则是指，单个基带系统对应多台地面接收天线，进而对应多个卫星的情况下，对多个卫星传输信息的接收频率和接收顺序。
在本发明中，基带调控模块在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制。例如，接入的卫星为中星10卫星，则卫星基带的参数配置与该卫星传输的数据相对应；接入的卫星为中星6A卫星，则卫星基带的参数配置与该卫星传输的数据相对应。
在本发明中，卫星基带和卫星状态监测系统连接后形成局域网，通过专用以太网进行数据传输，优选采用UDP协议的方式进行站内通信。数据协议采用UDP协议，UDP协议是一种无连接的传输层协议，时间上不存在建立连接需要的时延，空间上不存在维护连接所需开销，适合实时数据流的传输。
在本发明中，采用单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，定向模式下，接收卫星数据的天线口径(直径)不低于0.6m，相较于传统的13m，降低了设备成本。
全向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于2.7m。
根据本发明的第二方面，如图2所示，本发明提供的一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，该方法包括在卫星基带前端串接切换开关，通过远程切换的方式，对多颗卫星信号进行接收处理，实施多星状态轮询监测。
在本发明中，该方法具体包括如下步骤：
通过切换开关连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
通过卫星基带接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星基带后连接卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
在本发明中，该方法还包括轮询监测的可视化显示，经过卫星基带解析的数据，通过交换机分别连接至显示系统和卫星状态监测系统，显示系统实时接收卫星遥测解析结果，将卫星平台状态等各项信息以图表、文字、曲线等方式将遥测处理结果上屏显示。
在本发明中，采用单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，定向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于0.6m；全向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于2.7m。
对于卫星，遥测信号发射EIRP＝15dBW(定向模式)，1dBW(全向模式)。其中定向模式用于日常遥测传输，全向模式用于卫星应急模式下传输。理论上，卫星基带应自动适应不同情况下卫星遥测下行模式。
根据自由空间损耗Ld＝195.21dB，因此到达天线口面的功率Pd的计算如下：
Pd＝EIRP-Ld＝-150.21dBm(定向模式)
Pd＝EIRP-Ld＝-164.21dBm(全向模式)
由于：地面接收机的灵敏度最差为-90dBm，高频头增益GLNB＝55dB，馈线损耗Lloss＝15.5dB(L频段线缆长度按照50米计算，每米损耗0.2dB，馈源损耗0.5dB，中频开关矩阵插入损耗5dB)，雨衰Lrain＝0.09dB，低噪声放大模块LNB的增益标(GLNB)为55db，余量M＝3dB。因此只要天线最小增益Gmin满足如下要求，遥测信号即可解调：
Gmin＝-90+Lloss+Lrain-Pd-GLNB+M＝23.8dB(定向模式)
Gmin＝-90+Lloss+Lrain-Pd-GLNB+M＝37.7dB(全向模式)
根据天线增益公式：
式中：
D——天线口径，单位为米(m)；
λ——电磁波波长，单位为米(m)，为真空中的光速(一般取3×108m/s)和工作频率(单位为赫兹)的比值；此处工作频率为C波段下行信号，为3.7-4.2GHz；
η——天线效率，根据天线特性确定，一般在60％～70％范围内。
由此可以反推得出最小接收口径天线为定向模式下0.6m，全向模式下为2.7m。
在本发明中，卫星或通道之间的切换时间由遥测解析时间、切换开关切换时间、UDP传输时间、软件显示时间四部分组成。
1、对于遥测解析时间：遥测组成如下：
a)码速率Sy：2000bps；
b)码速率稳定度优于1×10-5/5min；
c)遥测格式长Tm：16帧(0～15帧)；
d)遥测帧长TM：128路(0～127路)；
e)遥测字(路)Ts：8位(bit)。
由上可知，遥测帧长128B，一个完整格式的遥测共16帧，卫星码速率2000bps，卫星遥测遍历下传一遍所用时间工时为：
故卫星遥测遍历下传一遍即遥测解析时间需要：
128*8*16/2000＝8.192(s)；
卫星锁定稳定一般在三帧，故一般用三遍，即：
8.192*3＝24.576(s)。
2、对于切换开关切换时间：切换开关于不同频率的切换时间有一定差异，在此以70MHz遥测信号为例，单个开关切换时间一般<1s；
3、对于UDP传输时间：UDP协议一种无连接的传输层协议，时间上不存在建立连接需要的时延，因此该部分时延以趋向0s做处理；
4、对于软件显示时间：基带锁定及处理时延不超过1s，遥测软件处理和显示时延不超过3s；
综上所述，一颗星轮询间隔为：24.576+1+1+3≈30s，故一颗卫星轮询间隔为30s。
单颗卫星轮询间隔为30s，用户可根据不同时间需求，从而确认单个基带系统下能够饱和轮询监测的卫星数量，从而计算出该系统的饱和值。例如，对于卫星传输的数据，需要5分钟必须轮询到一次，那么，单基带系统能够饱和轮询监测的卫星数量为5*60/30＝10颗。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，其特征在于，该轮询监测系统包括：
切换开关，其连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
卫星基带，其接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
2.根据权利要求1所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，其特征在于，该轮询监测系统还包括交换机和显示系统，经过卫星基带的数据，通过交换机分别连接至显示系统和卫星状态监测系统，显示系统实时接收卫星遥测解析结果，将卫星各项信息以图表、文字、曲线等方式将遥测处理结果上屏显示。
3.根据权利要求1所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，其特征在于，卫星基带和卫星状态监测系统采用UDP协议的方式进行站内通信。
4.根据权利要求1所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，其特征在于，采用单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，定向模式下接收卫星数据的天线口径不低于0.6m；
全向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于2.7m。
5.根据权利要求1所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，其特征在于，卫星或通道之间的切换时间由遥测解析时间、切换开关切换时间、数据传输时间、软件显示时间四部分组成；
其中，
TM为遥测格式长，Ts为遥测字，Tm为遥测格式长，Sy为码速率；
切换开关切换时间<1s；
采用UDP协议的方式进行站内通信时，数据传输时间设为0s；
软件显示时间不超过3s。
6.一种单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，其特征在于，该方法包括在卫星基带前端串接切换开关，通过远程切换的方式，对多颗卫星信号进行接收处理，实施多星状态轮询监测。
7.根据权利要求6所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
通过切换开关连接至少一台接收卫星数据的天线，并在切换指令下选择性连通其中一台天线，并传输模拟信号形式的数据信息；
通过卫星基带接收经过切换开关的卫星模拟信号数据信息，将该数据信息解析为数字化信息，并传输至卫星状态监测系统；
卫星基带后连接卫星状态监测系统，其包括基带调控模块和切换开关控制模块，其中，基带调控模块根据确定的轮询规则，在通道切换过程中，针对即将接入的卫星传输的数据，完成对卫星基带的参数配置、调试和控制；切换开关控制模块，根据确定的轮询规则，向切换开关发出切换指令，使切换开关在卫星状态轮询过程中准确实施卫星信号通道的切换。
8.根据权利要求6所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，其特征在于，该方法还包括轮询监测的可视化显示，经过卫星基带解析的数据，通过交换机分别连接至显示系统和卫星状态监测系统，显示系统实时接收卫星遥测解析结果，将卫星各项信息以图表、文字、曲线等方式将遥测处理结果上屏显示。
9.根据权利要求7所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，其特征在于，卫星基带和卫星状态监测系统采用UDP协议的方式进行站内通信。
10.根据权利要求6所述的单个基带系统下的多卫星状态轮询监测方法，其特征在于，采用单个基带系统下的多卫星状态轮询监测系统，定向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于0.6m；
全向模式下，接收卫星数据的天线口径不低于2.7m。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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