CN112614325A - 分离式微小卫星测控系统、方法及介质 - Google Patents

分离式微小卫星测控系统、方法及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种分离式微小卫星测控系统、方法及介质，包括：对地测控子系统，包括一体化USB应答机和对地测控天线；舱间WIFI通信子系统，包括平台舱WIFI通信机、平台舱WIFI天线、载荷舱WIFI通信机和载荷舱WIFI天线9；计算机子系统，包括平台舱计算机与载荷舱计算机；安装在平台舱上的对地测控子系统的一体化USB应答机通过对地测控天线对地进行测控；所述载荷舱计算机通过舱间WIFI通信子系统与平台舱计算机进行数据传输后，再通过对地测控子系统实现对地测控。本发明使得卫星载荷舱、平台舱可共用一套测控天线分别接收地面测控站上行遥控帧信息，有效降低了卫星重量，有利于微小卫星的总体设计。

Description

分离式微小卫星测控系统、方法及介质
技术领域
本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种分离式微小卫星测控系统、方法及介质。
背景技术
传统卫星采用载荷舱与平台舱固连的结构，功能比较单一。分离式微小卫星采用载荷舱与平台舱可分离的构型，可以胜任更加多样化的在轨任务，吸引了很多国内外相关科研人员的关注。
在卫星测控系统及其无线测试方法领域，目前现有技术如下：
(1)一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法，CN108173589A；解决了小卫星平台典型测控方案用于深空测控存在的问题,包括天线组阵存在干涉区、有效全向辐射功率和接收灵敏度不足、系统电磁自兼容性不足、不支持高精度定轨测量的差分单向测距功能等问题；
(2)一种针对卫星测控系统的多层次测试系统的配置方法及测试方法，CN107819507A；提供了一种应用于标准化型谱化的宇航产品的测试系统,提供灵活高效的测试解决方案。
本发明主要是提供了一种分离式微小卫星测控系统及其无线测试方法，解决了分离式卫星两舱分离时两舱舱间通信、对地通信问题以及测试问题，与现有技术有着明显的不同。由于两舱之间可实现分离。其测控问题不同于传统固联式卫星。
专利文献CN110425944A(申请号：201910636873.4)公开了一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统及方法，系统包括电源模块、MEMS惯性测量模块、卫星导航接收模块、控制模块、射频发射模块、图像测量模块、数据存储模块、数字量输入输出模块和开关量输入输出模块；该系统可以在飞行器高动态无控返回过程中，实时解算出分离体的位置、速度和姿态信息，并通过无线链路把上述信息实时发送到地面手持终端，为分离体回收提供下落轨迹和落点位置信息。
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分离式微小卫星测控系统、方法及介质。
根据本发明提供的分离式微小卫星测控系统，包括：
对地测控子系统，包括一体化USB应答机和对地测控天线；
舱间WIFI通信子系统，包括平台舱WIFI通信机、平台舱WIFI天线、载荷舱WIFI通信机和载荷舱WIFI天线；
计算机子系统，包括平台舱计算机与载荷舱计算机；
安装在平台舱上的对地测控子系统的一体化USB应答机通过对地测控天线对地进行测控；
对地测控包括：平台舱上行遥控、平台舱下行遥测、载荷舱上行遥控和载荷舱下行遥测；
所述载荷舱计算机通过舱间WIFI通信子系统与平台舱计算机进行数据传输后，再通过对地测控子系统实现对地测控。
优选的，平台舱上行遥控包括：对地测控天线接收地面站的遥控信号后传输至一体化USB应答机，由一体化USB应答机进行解调、译码处理，形成PCM数据后传输至平台舱计算机，平台舱计算机实现对平台舱各单机的遥控操作，得到平台舱各单机遥测。
优选的，平台舱下行遥测包括：平台舱计算机采集平台舱各单机遥测后进行格式编排、加扰，并传输给一体化USB应答机进行编码、调制、上变频处理，然后通过对地测控天线发送至地面站。
优选的，载荷舱上行遥控包括：对地测控子系统接收地面站遥控信息，由一体化USB应答机进行解调、译码处理，形成PCM数据，并传输给平台舱计算机；
经过平台舱WIFI通信机调制后由平台舱WIFI天线传输给载荷舱，载荷舱WIFI天线接收后传输给载荷舱WIFI通信机进行解调形成PCM数据，再由载荷舱计算机实现对载荷舱各单机的遥控操作，得到载荷舱各单机遥测。
优选的，载荷舱下行遥测包括：载荷舱计算机采集载荷舱各单机遥测后进行格式编排、加扰，并通过载荷舱WIFI通信机进行调制，然后由载荷舱WIFI天线传输给载荷舱WIFI通信机，载荷舱WIFI通信机进行解调后传给平台舱计算机，由平台舱计算机传输给一体化USB应答机进行编码、调制、上变频处理，然后通过测控天线发送至地面站。
优选的，所述舱间WIFI通信子系统工作时处于双工模式，舱间通信采用PCM-CDMA-BPSK调制方式。
优选的，所述对地测控子系统工作时在S频段，采用PCM-PSK-PM调制方式。
根据本发明提供的无线测试方法，包括：
对平台舱进行无线测试，通过对地测控天线与地面测试设备建立射频链路；
遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，对地测控天线与一体化USB应答机进行接收处理进行遥控测试；遥测测试通过对地测控天线下传遥测数据，地面测试设备完成接收处理进行遥测测试。
优选的，射频链路打通后进行载荷舱无线测试，载荷舱遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，对地测控天线与一体化USB应答机完成接收处理后再通过舱间WIFI通信子系统传输给载荷舱进行遥控测试；载荷舱遥测测试通过舱间WIFI通信子系统将载荷舱遥测信息传输给平台舱，再由对地测控天线下传载荷舱遥测数据，地面测试设备完成接收处理后进行遥测测试。
根据本发明提供的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述无线测试方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明中提供的系统使得卫星载荷舱、平台舱可共用一套测控天线分别接收地面测控站上行遥控帧信息，载荷舱无需单独配备测控天线，因此可有效降低卫星重量，有利于微小卫星的总体设计；
2、本发明中提供的方法能够实时接收载荷舱的遥测数据，对数据流进行格式编排、编码、调制等处理，通过平台舱射频无线转发至地面站实现载荷舱数据星地传输；
3、本发明提供载荷舱、平台舱之间无线星间通信信道，实现载荷舱与平台舱之间遥控遥测类数据的实时交互，提高了信息传输的效率。
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为本发明分离式微小卫星测控系统原理示意图；
图2为本发明分离式微小卫星测控系统的无线测试流程图；
图中：1-一体化USB应答机；2-三端口网络；3-对地面测控天线；4-对天面测控天线；5-平台舱计算机；6-平台舱WIFI通信机；7-平台舱WIFI天线；8-载荷舱WIFI通信机；9-载荷舱WIFI天线；10-载荷舱计算机。
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。
实施例：
如图1所示，根据本发明提供的一种分离式微小卫星测控系统，包括对地测控子系统、舱间WIFI通信子系统与计算机子系统，安装在平台舱的对地测控子系统一体化USB应答机1通过对地测控天线实现对地测控，载荷舱测控则首先通过舱间WIFI通信机和WIFI天线与平台舱计算机5进行数据传输后，再通过对地测控子系统实现对地测控。
所述对地测控子系统的对地测控天线接收地面站的遥控信号后传输至一体化USB应答机1，由一体化USB应答机1进行解调与译码处理形成PCM数据后给平台舱计算机5，平台舱计算机5实现对平台舱各单机的遥控操作；平台舱下行遥测由平台舱计算机5采集平台舱各单机遥测后进行格式编排、加扰后，传输给一体化USB应答机1进行编码、调制、上变频处理后通过测控天线发送至地面站。
所述舱间WIFI通信子系统用于载荷舱对地测控，载荷舱上行遥控首先通过平台舱对地测控子系统接收地面站遥控信息，由一体化USB应答机1进行解调与译码处理后形成PCM数据给平台舱计算机5，再经过平台舱WIFI通信机6调制后由平台舱WIFI天线7传输给载荷舱，载荷舱WIFI天线9接收来自平台舱的遥控信号传输给载荷舱WIFI通信机8进行解调，再由载荷舱计算机10实现对载荷舱各单机的遥控操作；载荷舱下行遥测由载荷舱计算机10采集载荷舱各单机遥测后进行格式编排、加扰后，通过载荷舱WIFI通信机8进行调制后通过WIFI天线传输给载荷舱通信机，载荷通信机进行解调后形成PCM数据传给平台舱计算机5，由平台舱计算机5传输给一体化USB应答机1进行编码、调制、上变频处理后通过测控天线发送至地面站。
所述舱间通信子系统WIFI通信天线工作处于双工模式，舱间通信采用PCM-CDMA-BPSK调制方式；对地测控子系统工作在S频段，双工模式，采用PCM-PSK-PM调制方式。
如图2所示，所述分离式微小卫星测控系统的无线测试由平台舱无线测试与载荷舱无线测试两部分组成，测试步骤分为以下两步；
步骤一：首先对平台舱进行无线测试，通过对地面测控天线3或对天面测控天线4与地面测试设备建立射频链路。遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，星上对地测控天线与一体化USB应答机1进行接收处理进行遥控测试；遥测测试通过星上对地测控天线下传星上遥测数据，地面设备进行接收处理进行遥测测试。具体信息流如下：
遥控测试：地面测试设备→地面测控天线→平台舱对地测控天线→三端口网络2→一体化USB应答机1→平台舱计算机5→平台舱各单机；
遥测测试：平台舱各单机→平台舱计算机5→一体化USB应答机1→三端口网络2→平台舱对地测控天线→地面测控天线→地面测试设备。
步骤二：平台舱遥测遥控链路打通后进行载荷舱无线测试，载荷舱遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，星上对地测控天线与一体化USB应答机1进行接收处理后再通过舱间通信子系统传输给载荷舱进行遥控测试；载荷舱遥测测试通过舱间通信子系统将载荷舱遥测信息传输给平台舱，再由星上对地测控天线下传载荷舱遥测数据，地面设备进行接收处理进行遥测测试。具体信息流如下：
遥控测试：地面测试设备→地面测控天线→平台舱对地测控天线→三端口网络2→一体化USB应答机1→平台舱计算机5→平台舱WIFI通信机6→平台舱WIFI通信天线→载荷舱WIFI通信天线→载荷舱WIFI通信机8→载荷舱计算机10→载荷舱各单机；
遥测测试：载荷舱各单机→载荷舱计算机10→载荷舱WIFI通信机8→载荷舱WIFI通信天线→平台舱WIFI通信天线→平台舱WIFI通信机6→平台舱计算机5→一体化USB应答机1→三端口网络2→平台舱对地测控天线→地面测控天线→地面测试设备。
根据本发明提供的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述无线测试方法的步骤。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
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 (10)

1.一种分离式微小卫星测控系统，其特征在于，包括：
对地测控子系统，包括一体化USB应答机和对地测控天线；
舱间WIFI通信子系统，包括平台舱WIFI通信机、平台舱WIFI天线、载荷舱WIFI通信机和载荷舱WIFI天线9；
计算机子系统，包括平台舱计算机与载荷舱计算机；
安装在平台舱上的对地测控子系统的一体化USB应答机通过对地测控天线对地进行测控；
对地测控包括：平台舱上行遥控、平台舱下行遥测、载荷舱上行遥控和载荷舱下行遥测；
所述载荷舱计算机通过舱间WIFI通信子系统与平台舱计算机进行数据传输后，再通过对地测控子系统实现对地测控。
2.根据权利要求1所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，平台舱上行遥控包括：对地测控天线接收地面站的遥控信号后传输至一体化USB应答机，由一体化USB应答机进行解调、译码处理，形成PCM数据后传输至平台舱计算机，平台舱计算机实现对平台舱各单机的遥控操作，得到平台舱各单机遥测。
3.根据权利要求2所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，平台舱下行遥测包括：平台舱计算机采集平台舱各单机遥测后进行格式编排、加扰，并传输给一体化USB应答机进行编码、调制、上变频处理，然后通过对地测控天线发送至地面站。
4.根据权利要求1所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，载荷舱上行遥控包括：对地测控子系统接收地面站遥控信息，由一体化USB应答机进行解调、译码处理，形成PCM数据，并传输给平台舱计算机；
经过平台舱WIFI通信机调制后由平台舱WIFI天线传输给载荷舱，载荷舱WIFI天线接收后传输给载荷舱WIFI通信机进行解调形成PCM数据，再由载荷舱计算机实现对载荷舱各单机的遥控操作，得到载荷舱各单机遥测。
5.根据权利要求4所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，载荷舱下行遥测包括：载荷舱计算机采集载荷舱各单机遥测后进行格式编排、加扰，并通过载荷舱WIFI通信机进行调制，然后由载荷舱WIFI天线传输给载荷舱WIFI通信机，载荷舱WIFI通信机进行解调后传给平台舱计算机，由平台舱计算机传输给一体化USB应答机进行编码、调制、上变频处理，然后通过测控天线发送至地面站。
6.根据权利要求1所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，所述舱间WIFI通信子系统工作时处于双工模式，舱间通信采用PCM-CDMA-BPSK调制方式。
7.根据权利要求1所述的分离式微小卫星测控系统，其特征在于，所述对地测控子系统工作时在S频段，采用PCM-PSK-PM调制方式。
8.一种无线测试方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一种或任多种所述的分离式微小卫星测控系统，包括：
对平台舱进行无线测试，通过对地测控天线与地面测试设备建立射频链路；
遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，对地测控天线与一体化USB应答机进行接收处理进行遥控测试；遥测测试通过对地测控天线下传遥测数据，地面测试设备完成接收处理进行遥测测试。
9.根据权利要求8所述的无线测试方法，其特征在于，包括：
射频链路打通后进行载荷舱无线测试，载荷舱遥控测试通过地面测试设备发上行遥控，对地测控天线与一体化USB应答机完成接收处理后再通过舱间WIFI通信子系统传输给载荷舱进行遥控测试；载荷舱遥测测试通过舱间WIFI通信子系统将载荷舱遥测信息传输给平台舱，再由对地测控天线下传载荷舱遥测数据，地面测试设备完成接收处理后进行遥测测试。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至9中任一项所述的方法的步骤。
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