CN111147128A - 适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统 - Google Patents

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CN111147128A CN201911396458.2A CN201911396458A CN111147128A CN 111147128 A CN111147128 A CN 111147128A CN 201911396458 A CN201911396458 A CN 201911396458A CN 111147128 A CN111147128 A CN 111147128A
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孙建亮
陈锋
刘登岭
周英庆
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Abstract

本发明提供了一种卫星业务数据下传领域内的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，包括星载计算机、数传发射机及天线、对地应答机及天线、中继应答机及功放/天线，系统具备三种数据链路通信能力，即数传链路、中继链路和对地测控链路。在业务数据的存储设计上，全部业务数据通过数传数据帧实时下传，并将重要业务数据在遥测数据帧中进行编排下传；在下传工作模式设计上，境内采用实时数传、实时对地遥测方式，境外采用实时中继遥测方式。本发明实现了业务数据的实时下传，提升天地一体化系统接收业务数据的时效性，尤其适合天基应急系统应用。

Description

适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统
技术领域
本发明涉及卫星业务数据下传领域，具体地，涉及一种适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统。
背景技术
在航天领域中，卫星有效载荷产生的业务数据需要传送至地面进行数据处理，作为卫星应用的直接数据源。受限于数传地面站的分布范围，对于实时性要求不高的业务数据，传统卫星一般采用载荷境内境外均可开机工作，并境内将数据回放的方式；对于实时性要求高的业务数据，传统卫星只能选择在境内载荷开机工作，并在境内数传站覆盖范围内进行实时数传，大大限制了卫星的工作地点和工作时间。
按照以往卫星数传系统的设计，无法满足有效载荷可以选择在任意时刻、任意地点开机工作，并能将业务数据实时传回地面的需求。
目前航天领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统。
根据本发明提供的本发明提出一种适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，包括星载计算机、数传发射机、对地应答机、中继应答机；
所述星载计算机接收有效载荷产生的业务数据，并完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧；
所述数传发射机连接有数传天线，所述数传发射机接收星载计算机发送的数据与信号，依次经转换、编码及调制及放大后，将放大后的信号传至数传天线进行对地传送；
所述对地应答机连接有测控天线，所述对地应答机接收星载计算机的遥测数据，经扩频调制后放大，并将放大后的信号经测控天线进行对地传送；
所述中继应答机连接有攻放/天线，所述中继应答机接收星载计算机的遥测数据，并将放大后的信号传至返向天线进行对中继星及地面传送；
所述星载计算机根据卫星出入境状态完成工作模式调度，完成相应链路状态的建立，并选择相应链路所对应格式的业务数据进行发送。
一些实施例中，卫星于境内时，所述星载计算机采用实时数传、实时对地遥测方式；卫星于境外时，所述星载计算机采用实时中继遥测方式。
一些实施例中，所述星载计算机采用实时数传、实时对地遥测方式的步骤如下：
步骤一：首先完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧；
步骤二：开启所述数传发射机与所述数传天线，建立对地数传链路，开启所述对地应答机及所述测控天线，建立对地测控链路；
步骤三：最后，选择相应链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
一些实施例中，所述步骤一中业务数据全部存储在数传数据帧中，并将重要业务数据在遥测数据帧中进行编排。
一些实施例中，所述星载计算机采用实时中继遥测方式的步骤如下：
步骤A：所述星载计算机完成重要业务数据在测控链路中的格式编排与组帧；
步骤B：开启中继应答机及功放/天线，建立中继测控链路；
步骤C：选择中继遥测链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
一些实施例中，所述数传发射机接收星载计算机发送的有效LVDS数据和LVDS时钟信号，经转换后送入FPGA完成数据LDPC编码，再将编码后数据送入调制模块进行QPSK调制，最后将调制信号送入功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至数传天线进行对地传送。
一些实施例中，所述对地应答机接收星载计算机的遥测PCM数据，送基带模块进行扩频调制，然后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至测控天线进行对地传送。
一些实施例中，所述中继应答机接收星载计算机的遥测PCM数据，经卷积编码、调制后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至返向天线进行对中继星及地面传送。
一些实施例中，所述星载计算机采用符合CCSDS要求的AOS标准格式完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明具备三种数据链路通信能力，即数传链路、中继链路和对地测控链路，满足了有效载荷可以选择在任意时刻、任意地点开机工作，并能将业务数据实时传回地面，提升天地一体化系统接收业务数据的时效性，尤其适合天基应急系统应用。
2、本发明系统根据当前卫星出入境位置和有效载荷作业时间，选择相应链路完成数据实时下传。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为卫星业务数据实时下传系统组成示意图。
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种适用于卫星业务数据实时下传系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更加清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种适用于卫星业务数据实时下传系统。
请参考图1，本发明由星载计算机101、数传发射机及天线102、对地应答机及天线103、中继应答机及功放/天线104组成，系统具备三种数据链路通信能力，即数传链路、中继链路和对地测控链路。本发明具备三种数据链路通信能力，即数传链路、中继链路和对地测控链路，满足了有效载荷可以选择在任意时刻、任意地点开机工作，并能将业务数据实时传回地面，提升天地一体化系统接收业务数据的时效性，尤其适合天基应急系统应用。
所述星载计算机101，负责接收有效载荷产生的业务数据，并完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧，均采用符合CCSDS要求的AOS标准格式；根据卫星出入境状态完成工作模式调度，境内采用实时数传、实时对地遥测方式，境外采用实时中继遥测方式，完成相应链路状态的建立，并选择相应链路所对应格式的业务数据进行发送。
所述数传发射机及天线102，接收星载计算机发送的有效LVDS数据和LVDS时钟信号，经转换后送入FPGA完成数据LDPC编码，再将编码后数据送入调制模块进行QPSK调制，最后将调制信号送入功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至数传天线进行对地传送。
所述对地应答机及天线103，接收星载计算机的遥测PCM数据，送基带模块进行扩频调制，然后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至测控天线进行对地传送。
所述中继应答机及功放/天线104，接收星载计算机的遥测PCM数据，经卷积编码、调制后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至返向天线进行对中继星及地面传送。
请参考图1，本发明系统根据当前卫星出入境位置和有效载荷作业时间，选择相应链路完成数据实时下传。
在境内时，星载计算机101选择实时数传、实时对地遥测方式，首先完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧，其中业务数据全部存储在数传数据帧中，并将重要业务数据在遥测数据帧中进行编排；其次，开启数传发射机及天线102，建立对地数传链路，开启对地应答机及天线103，建立对地测控链路；最后，选择相应链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
在境外时，星载计算机101选择实时中继遥测方式，首先完成重要业务数据在测控链路中的格式编排与组帧；其次，开启中继应答机及功放/天线104，建立中继测控链路；最后，选择中继遥测链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
综上所述，本发明具备三种数据链路通信能力，即数传链路、中继链路和对地测控链路，满足了有效载荷可以选择在任意时刻、任意地点开机工作，并能将业务数据实时传回地面，提升天地一体化系统接收业务数据的时效性，尤其适合天基应急系统应用；本发明系统根据当前卫星出入境位置和有效载荷作业时间，选择相应链路完成数据实时下传。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，包括星载计算机、数传发射机、对地应答机、中继应答机；
所述星载计算机接收有效载荷产生的业务数据，并完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧；
所述数传发射机连接有数传天线，所述数传发射机接收星载计算机发送的数据与信号，依次经转换、编码及调制及放大后，将放大后的信号传至数传天线进行对地传送；
所述对地应答机连接有测控天线，所述对地应答机接收星载计算机的遥测数据，经扩频调制后放大，并将放大后的信号经测控天线进行对地传送；
所述中继应答机连接有攻放/天线，所述中继应答机接收星载计算机的遥测数据，并将放大后的信号传至返向天线进行对中继星及地面传送；
所述星载计算机根据卫星出入境状态完成工作模式调度，完成相应链路状态的建立，并选择相应链路所对应格式的业务数据进行发送。
2.根据权利要求1所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，卫星于境内时，所述星载计算机采用实时数传、实时对地遥测方式；卫星于境外时，所述星载计算机采用实时中继遥测方式。
3.根据权利要求2所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述星载计算机采用实时数传、实时对地遥测方式的步骤如下：
步骤一：首先完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧；
步骤二：开启所述数传发射机与所述数传天线，建立对地数传链路，开启所述对地应答机及所述测控天线，建立对地测控链路；
步骤三：最后，选择相应链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
4.根据权利要求3所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述步骤一中业务数据全部存储在数传数据帧中，并将重要业务数据在遥测数据帧中进行编排。
5.根据权利要求2所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述星载计算机采用实时中继遥测方式的步骤如下：
步骤A：所述星载计算机完成重要业务数据在测控链路中的格式编排与组帧；
步骤B：开启中继应答机及功放/天线，建立中继测控链路；
步骤C：选择中继遥测链路所对应格式的业务数据进行实时发送。
6.根据权利要求1所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述数传发射机接收星载计算机发送的有效LVDS数据和LVDS时钟信号，经转换后送入FPGA完成数据LDPC编码，再将编码后数据送入调制模块进行QPSK调制，最后将调制信号送入功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至数传天线进行对地传送。
7.根据权利要求1所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述对地应答机接收星载计算机的遥测PCM数据，送基带模块进行扩频调制，然后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至测控天线进行对地传送。
8.根据权利要求1所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述中继应答机接收星载计算机的遥测PCM数据，经卷积编码、调制后送功率放大模块进行放大，放大后的信号经高频电缆传至返向天线进行对中继星及地面传送。
9.根据权利要求1所述的适用于全球范围内的卫星业务数据实时下传系统，其特征在于，所述星载计算机采用符合CCSDS要求的AOS标准格式完成业务数据在数传链路、测控链路中的格式编排与组帧。
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