CN112235037B - 一种激光/微波综合测控数传方法及数传站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光/微波综合测控数传方法及数传站，其中，方法包括：S1.将数传站布设于临近空间，所述数传站包括激光测控数传系统、微波测控数传系统和与所述激光测控数传系统和所述微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；S2.所述数传站通过所述激光测控数传系统与在轨卫星进行信息传输，所述数传站通过所述微波测控数传系统与地面站进行信息传输；其中，所述收发信号处理机对所述激光测控数传系统中的信息和所述微波测控数传系统中的信息进行互相转换。本方案较好地利用了激光和大气传输各自优点，又避免了各自缺点，能实现地面对卫星的高效测控数传。

Description

一种激光/微波综合测控数传方法及数传站
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种激光/微波综合测控数传方法及数传站。
背景技术
在空间飞行器与地面通信的过程中，通常采用微波或激光进行通信。其中，微波或激光频率越高，通信传输时可利用的带宽越大。而微波与激光无线通信传输各有优劣。微波相对较窄的传输带宽，波束更宽，相比之下受大气影响较小。激光有相对较宽的传输带宽，波束发散角小，但受大气影响比较明显。
目前，星地测控数传时，微波与激光两种手段均有应用。但从使用情况来看，激光测控数传受大气影响较为严重，更适合大气层外使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光/微波综合测控数传方法及数传站，解决激光测控数传易受到大气层影响的弊端。
为实现上述发明目的，本发明提供一种激光/微波综合测控数传方法，包括：
S1.将数传站布设于临近空间，所述数传站包括激光测控数传系统、微波测控数传系统和与所述激光测控数传系统和所述微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；
S2.所述数传站通过所述激光测控数传系统与在轨卫星进行信息传输，所述数传站通过所述微波测控数传系统与地面站进行信息传输；其中，所述收发信号处理机对所述激光测控数传系统中的信息和所述微波测控数传系统中的信息进行互相转换。
根据本发明的一个方面，所述微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，或者，所述微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接。
根据本发明的一个方面，若所述微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，则射频频段包括S、X、Ka、Ku；
若所述微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接，则无线频段包括S、X、Ka、Ku。
为实现上述发明目的，本发明提供一种数传站，包括：激光测控数传系统、微波测控数传系统和与所述激光测控数传系统和所述微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；
所述收发信号处理机对所述激光测控数传系统中的信息和所述微波测控数传系统中的信息进行互相转换；
所述微波测控数传系统用于与地面站通信，所述激光测控数传系统用于与在轨卫星通信。
根据本发明的一个方面，所述激光测控数传系统包括：与所述收发信号处理机相连的光电探测器和电光调制器，以及与所述光电探测器和所述电光调制器相连的光学天线与后光路单元；
所述光学天线与后光路单元用于与所述在轨卫星进行通信；
所述光电探测器用于接收所述光学天线与后光路单元传输的激光信号并转换为电信号后传送至所述收发信号处理机；
所述电光调制器用于接收所述收发信号处理机输出的信号并进行激光信号调制后传送至所述光学天线与后光路单元。
根据本发明的一个方面，所述微波测控数传系统包括：与所述收发信号处理机相连的上变频放大链单元和下变频放大链单元；
所述上变频放大链单元和所述下变频放大链单元均设置有有线接口；
所述上变频放大链单元用于接收所述地面站上传的信号，并传输至所述收发信号处理机；
所述下变频放大链单元用于接收所述收发信号处理机下发的信号，并传输至所述地面站。
根据本发明的一个方面，所述上变频放大链单元用于将地面站发出的微波信号进行频率搬移和功率放大，并输出供所述收发信号处理机处理的中频信号；
所述下变频放大链单元用于将所述收发信号处理机输出的中频信号进行频率搬移和功率放大，并输出供所述地面站处理的微波信号。
根据本发明的一个方面，所述微波测控数传系统还包括：与所述上变频放大链单元和下变频放大链单元相连接的无线传输单元；
所述无线传输单元用于与所述地面站进行无线信号传输。
根据本发明的一个方面，所述收发信号处理机包括：激光基带调制器、激光基带解调器、微波基带调制器、微波基带解调器；
所述激光基带解调器用于接收所述光电探测器输出的调制信息，所述微波基带调制器基于所述调制信息生成用于下发的中频信号并传输至所述下变频放大链单元；
所述微波基带解调器用于接收所述上变频放大链单元输出的中频信号进行解调获取调制信息，所述激光基带调制器基于所述调制信息生成用于所述电光调制器的信号。
根据本发明的一种方案，本发明应用在临近空间(如高度20km)这种大气极其稀薄的环境下，其对卫星进行测控数传时，大气给激光传输带来的影响可忽略。激光/微波综合测控数传站与地面进行数据传输时，大气对激光数传影响严重，不再使用激光波段，而改用微波，进而实现了大气层内数传的稳定。
根据本发明的一种方案，本方案较好地利用了激光和大气传输各自优点，又避免了各自缺点，能实现地面对卫星的高效测控数传。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的激光/微波综合测控数传的方法的步骤框图；
图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的激光/微波综合测控数传的方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种激光/微波综合测控数传的方法，包括：
S1.将数传站布设于临近空间，数传站包括激光测控数传系统、微波测控数传系统和与激光测控数传系统和微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；
S2.数传站通过激光测控数传系统与在轨卫星进行信息传输，数传站通过微波测控数传系统与地面站进行信息传输；其中，收发信号处理机对激光测控数传系统中的信息和微波测控数传系统中的信息进行互相转换。
根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，数传站被布设于距离地面10km至30km的临近空间位置。在本实施方式中，在数传站上设置有用于保持其能够在临近空间上保持的位置的装置，使其能够在空中保持稳定的漂浮状态。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，或者，微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接。在本实施方式中，若微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，则射频频段包括S、X、Ka、Ku；若微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接，则无线频段包括S、X、Ka、Ku。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，在步骤S2中，在轨卫星向地面站发送信息的过程为：激光测控数传系统接收在轨卫星发送的激光测控数传信号，并将该激光测控数传信号发送至收发信号处理机进行转换，收发信号处理机将经过转换后生成的微波信号输出至微波测控数传系统，通过微波测控数传系统以有线或无线的方式出传输至地面站。地面站向在轨卫星发送信息的过程为：微波测控数传系统接收地面站发送的微波信号，并将该微波信号发送至收发信号处理机进行准换，收发信号处理机将经过转换后生成的激光信号输出至激光测控数传系统，激光测控数传系统将该激光信号发送至在轨卫星。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种数传站，包括：激光测控数传系统、微波测控数传系统和与激光测控数传系统和微波测控数传系统相连接的收发信号处理机。在本实施方式中，收发信号处理机对激光测控数传系统中的信息和微波测控数传系统中的信息进行互相转换；其中，微波测控数传系统用于与地面站通信，激光测控数传系统用于与在轨卫星通信。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，激光测控数传系统包括：与收发信号处理机相连的光电探测器和电光调制器，以及与光电探测器和电光调制器相连的光学天线与后光路单元。在本实施方式中，光学天线与后光路单元用于与在轨卫星进行通信；光电探测器用于接收光学天线与后光路单元传输的激光信号并转换为电信号后传送至收发信号处理机；电光调制器用于接收收发信号处理机输出的信号并进行激光信号调制后传送至光学天线与后光路单元。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，微波测控数传系统包括：与收发信号处理机相连的上变频放大链单元和下变频放大链单元；在本实施方式中，上变频放大链单元和下变频放大链单元均设置有有线接口；上变频放大链单元用于接收地面站上传的信号，并传输至收发信号处理机；下变频放大链单元用于接收收发信号处理机下发的信号，并传输至地面站。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，上变频放大链单元用于将地面站发出的微波信号进行频率搬移和功率放大，并输出供收发信号处理机处理的中频信号；下变频放大链单元用于将收发信号处理机输出的中频信号进行频率搬移和功率放大，并输出供地面站处理的微波信号。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，微波测控数传系统还包括：与上变频放大链单元和下变频放大链单元相连接的无线传输单元；在本实施方式中，无线传输单元用于与地面站进行无线信号传输。在本实施方式中，无线传输单元包括天线、伺服机构、馈源等。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，收发信号处理机包括：激光基带调制器、激光基带解调器、微波基带调制器、微波基带解调器。在本实施方式中，激光基带解调器用于接收光电探测器输出的调制信息，微波基带调制器基于调制信息生成用于下发的中频信号并传输至下变频放大链单元。在本实施方式中，微波基带解调器用于接收上变频放大链单元输出的中频信号进行解调获取调制信息，激光基带调制器基于调制信息生成用于电光调制器的信号。
通过上述设置，本发明的方案可在大气层外利用激光对卫星进行测控数传，大气层内较好地利用微波与地面传输测控数传信息，方法综合利用了激光和大气传输各自优点，又避免了各自缺点，能实现地面对卫星的高效测控数传。
根据本发明的一种实施方式，在本发明的方法中的部分操作或组成还可以通过在计算机可读的记录介质以计算机可读代码来体现。在本实施方式中，计算机可读记录介质包括存储可通过计算机系统解读的数据的所有种类的记录介质。该记录介质例如可以包括但不限于只读存储器(ROM，“Read Only Memory”)、随机存取存储器(RAM，“Random AccessMemory”)、磁盘、磁盘、光盘、闪存等。进一步的，这些计算机可读的记录介质可以通过通信网络(包括计算机通信网络、蜂窝通信网络或局域域通信网络)在各个通信实体之间传播或扩散，从而也可以通过任意的方式来运行存储在计算机可读存储介质上的计算机可读指令或计算机可执行代码。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光/微波综合测控数传方法，包括：
S1.将数传站布设于距离地面10km至30km的临近空间，所述数传站包括激光测控数传系统、微波测控数传系统和与所述激光测控数传系统和所述微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；
S2.所述数传站通过所述激光测控数传系统与在轨卫星进行信息传输，所述数传站通过所述微波测控数传系统与地面站进行信息传输；其中，所述收发信号处理机对所述激光测控数传系统中的信息和所述微波测控数传系统中的信息进行互相转换。
2.根据权利要求1所述的激光/微波综合测控数传方法，其特征在于，所述微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，或者，所述微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接。
3.根据权利要求2所述的激光/微波综合测控数传方法，其特征在于，若所述微波测控数传系统与地面站以射频有线方式直接连接，则射频频段包括S、X、Ka、Ku；
若所述微波测控数传系统与地面站以无线方式相连接，则无线频段包括S、X、Ka、Ku。
4.一种用于权利要求1至3任一项所述的激光/微波综合测控数传方法的数传站，其特征在于，包括：激光测控数传系统、微波测控数传系统和与所述激光测控数传系统和所述微波测控数传系统相连接的收发信号处理机；
所述收发信号处理机对所述激光测控数传系统中的信息和所述微波测控数传系统中的信息进行互相转换；
所述微波测控数传系统用于与地面站通信，所述激光测控数传系统用于与在轨卫星通信。
5.根据权利要求4所述的数传站，其特征在于，所述激光测控数传系统包括：与所述收发信号处理机相连的光电探测器和电光调制器，以及与所述光电探测器和所述电光调制器相连的光学天线与后光路单元；
所述光学天线与后光路单元用于与所述在轨卫星进行通信；
所述光电探测器用于接收所述光学天线与后光路单元传输的激光信号并转换为电信号后传送至所述收发信号处理机；
所述电光调制器用于接收所述收发信号处理机输出的信号并进行激光信号调制后传送至所述光学天线与后光路单元。
6.根据权利要求5所述的数传站，其特征在于，所述微波测控数传系统包括：与所述收发信号处理机相连的上变频放大链单元和下变频放大链单元；
所述上变频放大链单元和所述下变频放大链单元均设置有有线接口；
所述上变频放大链单元用于接收所述地面站上传的信号，并传输至所述收发信号处理机；
所述下变频放大链单元用于接收所述收发信号处理机下发的信号，并传输至所述地面站。
7.根据权利要求6所述的数传站，其特征在于，所述上变频放大链单元用于将地面站发出的微波信号进行频率搬移和功率放大，并输出供所述收发信号处理机处理的中频信号；
所述下变频放大链单元用于将所述收发信号处理机输出的中频信号进行频率搬移和功率放大，并输出供所述地面站处理的微波信号。
8.根据权利要求7所述的数传站，其特征在于，所述微波测控数传系统还包括：与所述上变频放大链单元和下变频放大链单元相连接的无线传输单元；
所述无线传输单元用于与所述地面站进行无线信号传输。
9.根据权利要求8所述的数传站，其特征在于，所述收发信号处理机包括：激光基带调制器、激光基带解调器、微波基带调制器、微波基带解调器；
所述激光基带解调器用于接收所述光电探测器输出的调制信息，所述微波基带调制器基于所述调制信息生成用于下发的中频信号并传输至所述下变频放大链单元；
所述微波基带解调器用于接收所述上变频放大链单元输出的中频信号进行解调获取调制信息，所述激光基带调制器基于所述调制信息生成用于所述电光调制器的信号。
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