CN112910545A - 卫星低噪放冗余备份系统、方法及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种卫星低噪放冗余备份系统、方法及计算机存储介质，所述系统包括：主LNB、备用LNB、波导开关、热备份模块和冗余系统控制器；所述冗余系统控制器连接所述主LNB、所述备用LNB和所述波导开关，所述波导开关连接所述主LNB和所述备用LNB；所述热备份模块通过热备份接口连接所述主LNB和所述备用LNB；本申请实施例通过在原有的一路主LNB的基础上设置一路备用LNB，将主LNB和备用LNB进行热备份，在主LNB出现工作异常时，控制波导开关切换到备用LNB通过备用LNB对输入的射频信号进行处理；系统结构简单，降低卫星终端站的现场安装和调试难度，运营成本低，节约资源，同时备份简单。

Description

卫星低噪放冗余备份系统、方法及计算机存储介质

技术领域

本申请实施例涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种卫星低噪放冗余备份系统、方法及计算机存储介质。

背景技术

卫星通信中Ku频段的下行频率范围为10.70-11.70GHz/11.70-12.75GHz，卫星通信为应急通信的重要环节，但目前的卫星终端站系统在低噪声放大器(LNB) 失效或者无法工作时，会造成对应的卫星终端站下行的通道失效；对于应用在无人区，高山，海事等等人类少数活动的应用区域，派遣人员维修比较困难,传统的方案是同一个地方配置两台卫星终端站/卫星信关站，但这样大大地增加运营成本，造成卫星端站的资源浪费，同时导致占地面积大、重量大，对配置的备用卫星终端站进行备份较为麻烦。

发明内容

本申请实施例提供一种卫星低噪放冗余备份系统、方法及计算机存储介质，以解决现有技术中卫星通信终端站LNB故障的解决方案运营成本高、资源浪费，同时备份较为麻烦的问题。

在第一方面，本申请实施例提供了一种卫星低噪放冗余备份系统，包括：主LNB、备用LNB、波导开关、热备份模块和冗余系统控制器；

所述冗余系统控制器连接所述主LNB、所述备用LNB和所述波导开关，所述波导开关连接所述主LNB和所述备用LNB；所述热备份模块通过热备份接口连接所述主LNB和所述备用LNB；

所述波导开关用于接收射频信号并传输到所述主LNB，所述主LNB对射频信号进行处理后输出；

所述热备份模块用于对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份；

所述冗余系统控制器用于检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

进一步的，所述主LNB对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号。

进一步的，还包括滤波器，所述滤波器用于对所述中频信号进行滤波处理。

进一步的，还包括射频输入接口，所述射频输入接口输入射频输入信号并传输到所述波导开关。

进一步的，还包括通信接口，所述冗余系统控制器通过所述通信接口与外部控制设备连接。

在第二方面，本申请实施例提供了一种卫星低噪放冗余备份方法，所述方法包括以下步骤：

所述波导开关接收射频信号并通过连接波导传输到所述主LNB，所述主 LNB对射频信号进行处理后输出；

所述热备份模块对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份；

所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

进一步的，所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，包括：

所述冗余系统控制器接收到所述主LNB的工作指令，与预设的指令表进行对比分析，若所述工作指令与所述指令表不相对应，则判断所述主LNB工作异常。

进一步的，所述主LNB对射频信号进行处理后输出，包括：

所述主LNB对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号；

通过滤波器对所述中频信号进行滤波处理后输出。

进一步的，所述若所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，则控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理之后，还包括：

所述冗余系统控制器通过通信端口进行故障报警。

在第三方面，本申请实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的卫星低噪放冗余备份方法。

本申请实施例通过在原有的一路主LNB的基础上设置一路备用LNB，将主 LNB和备用LNB进行热备份，在主LNB出现工作异常时，控制波导开关切换到备用LNB通过备用LNB对输入的射频信号进行处理；系统结构简单，降低卫星终端站的现场安装和调试难度，运营成本低，节约资源，同时备份简单。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种卫星低噪放冗余备份系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种卫星低噪放冗余备份系统的冗余系统控制器的原理框图；

图3是本申请实施例提供的一种卫星低噪放冗余备份方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本申请提供的卫星低噪放冗余备份系统通过在原有的一路主LNB的基础上设置一路备用LNB，将主LNB和备用LNB进行热备份，在主LNB出现工作异常时，控制波导开关切换到备用LNB通过备用LNB对输入的射频信号进行处理；系统结构简单，降低卫星终端站的现场安装和调试难度，运营成本低，节约资源，同时备份简单。目前，卫星终端站系统在低噪声放大器(LNB)失效或者无法工作时，会造成对应的卫星终端站下行的通道失效；对于应用在无人区，高山，海事等等人类少数活动的应用区域，派遣人员维修比较困难；传统的方案是同一个地方配置两台卫星终端站/卫星信关站，这样大大地增加运营成本，造成卫星端站的资源浪费，同时导致占地面积大、重量大，还需要对配置的备用卫星终端站进行备份。基于此，提供本申请实施例的卫星低噪放冗余备份系统，来避免现有技术中卫星通信终端站LNB故障的解决方案运营成本高，资源浪费，备份较为麻烦的问题。

图1为本申请实施例提供的一种卫星低噪放冗余备份系统的结构示意图。参考图1，该系统包括：主LNB、备用LNB、波导开关、热备份模块、热备份接口、冗余系统控制器和滤波器。

其中，所述冗余系统控制器连接所述主LNB、所述备用LNB和所述波导开关，所述波导开关连接所述主LNB和所述备用LNB；所述热备份模块通过所述热备份接口连接所述主LNB和所述备用LNB；所述滤波器连接所述主LNB和所述备用LNB。

具体的，所述波导开关用于接收射频信号并传输到所述主LNB，所述主LNB 对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号，所述滤波器对中频信号进行滤波处理后输出。

其中，所述热备份模块用于对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份；所述冗余系统控制器用于检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

一般来说，还包括射频输入接口、波导负载和连接波导，所述射频输入接口输入射频输入信号并通过连接波导传输到波导开关，波导开关进一步将射频输入信号通过连接波导传输到主LNB或备用LNB。波导负载用于吸收外界产生的杂散信号与备用LNB正常工作状态的驻波信号

可选的，还包括通信接口，所述冗余系统控制器通过所述通信接口与外部控制设备连接，外部设备通过通信接口对冗余系统控制器进行监控和查询，获取相关信息。

示例性的，请参照图1，其中，射频输入接口RF_IN通过连接波导连接波导负载WR75_WG，波导负载通过连接波导连接波导开关WG_SW1，波导开关分别连接主低噪声放大器LNB1和备用低噪声放大器LNB2，主低噪声放大器(主 LNB)和备用低噪声放大器(备用LNB)分别设有供电/中频信号输出接口，热备份模块连接热备份接口EX，热备份接口EX分别与主LNB和备用LNB连接，主LNB和备用LNB分别通过中频信号输出接口连接冗余系统控制器，冗余系统控制器连接波导开关、通信接口和直流偏置接口DC/AC。

具体的，如图1，射频输入接口接收射频输入信号传输到波导开关，波导开关将射频输入信号传输到主低噪声放大器LNB1，此时与备用低噪声放大器LNB2相连的波导负载将吸收备用LNB工作时发出的驻波信号减少对系统的信号干扰，主低噪声放大器LNB1对将Ku波段的卫星射频输入信号进行下变频和功率放大处理，得到L频段或者S频段的中频信号，热备份模块对主低噪声放大器LNB1和备用低噪声放大器LNB2进行热备份，中频信号通过中频信号输入接口传输到冗余系统控制器，可选的，中频信号通过滤波器进行滤波后传送到冗余系统控制器，可选的，中频信号传输到冗余系统控制器后，冗余系统控制器控制滤波器和放大器对中频信号进行滤波和放大处理，从而完成卫星通信下行链路。

本系统所用的波导负载，用于吸收备用LNB正常工作时的产生的射频驻波信号，是为了保证备用LNB随时都能工作在带备份状态，减少其他信号的干扰，并非，射频输入信号需要经过波导负载在传输到波导开关，而是吸收外界与备用LNB工作时产生的驻波干扰信号，保证备用LNB正常工作状态。其中，波导负载与波导开关相连，如图1所示，当波导开关指向主低噪声放大器LNB1 时，负载用于吸收备用低噪声放大器LNB2，发出的驻波信号，相反，当波导开关指向备用低噪声放大器LNB2，(即WG_SW1逆时针旋转90°时)负载用于吸收主低噪声放大器LNB1发出的驻波信号，以此保证射频输入端口的信号是无干扰的。

可以理解的是，通过冗余系统控制器检测主LNB的工作情况，判断该路主 LNB是否工作正常，具体的，若主LNB出现故障或异常无法工作时，发送异常指令到冗余系统控制器，冗余系统控制器接收异常指令对预设的查询表进行查询，若查询不到对应的指令，则判断主LNB出现故障，可选的，冗余系统控制器对主LNB的工作电流进行分析和查询，查询不到与工作电流对应的工作状态，则说明主LNB出现故障；此时，冗余系统控制器发送切换控制信号到波导开关，波导开关接收切换控制信号并进行开关切换，将开关切换到备用LNB进行工作，从而波导开关将射频输入信号发送到备用LNB，备用LNB对将Ku波段的卫星射频输入信号进行下变频和功率放大处理，得到L频段或者S频段的中频信号，中频信号通过中频信号输出接口传输到冗余系统控制器，实现中频信号的滤波和调制解调处理后输出，从而完成卫星通信下行链路。

同时，冗余系统控制器通过通信接口发送故障报警信息到外部终端控制设备，通知管理者对故障的LNB进行维修更换。

一般来说，根据卫星通信应用需求，当下行链路中LNB发生异常性故障时，会导致下行链路阻塞，导致通信数据无法回传，需要有工作在正常热备份状态 (提供通畅链路的设备)的LNB，来保证系统通信正常进行。从而，通过热备份接口对主LNB和备用LNB进行热备份，即两个通道的LNB都正常上电与 10MHz信号保持供给，使其保持热备份，当系统判断一台LNB异常时，切换输入通道时，可做到无损/无中断切换。可以理解的是，系统在正常工作时，对于备用的另外一端的LNB更换，并不影响卫星通信系统的下行链路正常运行。

其中，管理者可以通过通信接口建立终端控制设备与冗余系统控制器的连接，从而实现对系统的监控和查询。

示例性的，请参照图2，为冗余系统控制器的原理框图；其中，Bias为偏置器，用于对输入信号进行放大防止信号失真，J1为直流偏置接口，J2为中频信号接口，J3为通信接口，J4和J5为LNB的中频输出接口及10MHz参考信号输入接口，J6为射频信号输入接口(波导开关)，L_band为控制器内部中频链路的切换开关，Bias+SW为中频信号与监控信号；J1用于提供偏置电压，J2用于实现中频信号以及10MHz参考信号输入，J3用于与外部终端控制设备建立连接，可选的，J3为RS485接口或以太网接口。

上述，系统简单、结构紧凑，相对于传统方法减少了1个部件及其相关的硬件和软件连接，从而大大降低了地面站的现场安装和调试的难度；使用一个带冗余系统的接收端(热备份接口)替代传统方法中的2个接收端备份，不仅降低了系统的实现难度，而且大幅度降低电源功耗；同时具有节能环保的特点，降低了用户的生命周期成本。其中，如果系统中的1个通道中的LNB出现故障，不会影响另外1个通道的正常工作。

图3为本申请实施例提供的一种卫星低噪放冗余备份方法的流程图。参考图3，该方法具体包括：

步骤110、所述波导开关接收射频信号并通过连接波导传输到所述主LNB，所述主LNB对射频信号进行处理后输出。

具体的，射频输入接口接收射频输入信号传输到波导开关，波导开关将射频输入信号传输到主LNB，主LNB对将Ku波段的卫星射频输入信号进行下变频、功率放大和滤波处理，得到L频段或者S频段的中频信号，热备份模块对主LNB和备用LNB进行热备份，即冗余系统控制器通过接口J4、接口J5保持 LNB供电与10M参考信号，使LNB处于热备份状态(即PLL锁定状态)，中频信号通过中频信号输出接口传输到冗余系统控制器，可选的，中频信号通过滤波器进行滤波后传送到冗余系统控制器内部的中频切换开关，可选的，中频信号传输到冗余系统控制器后，冗余系统控制器控制滤波器和中频切换开关对中频信号进行滤波和控制信号输出，从而完成卫星通信下行链路。

步骤120、所述热备份模块对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份。

一般来说，根据卫星通信应用需求，当下行链路中LNB发生异常性故障时，会导致下行链路阻塞，导致通信数据无法回传，需要有工作在正常热备份状态 (提供通畅链路的设备)的LNB，来保证系统通信正常进行。从而，通过热备份接口对主LNB和备用LNB进行热备份，即两个通道的LNB都正常上电与 10MHz信号保持供给，使其保持热备份，当系统判断一台LNB异常时，切换输入通道时，可做到无损/无中断切换。可以理解的是，系统在正常工作时，对于备用的另外一端的LNB更换，并不影响卫星通信系统的下行链路正常运行。

步骤130、所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

具体的，通过冗余系统控制器检测主LNB的工作情况，判断该路主LNB 是否工作正常，具体的，若主LNB出现故障或异常无法工作时，发送异常指令到冗余系统控制器，冗余系统控制器接收异常指令对预设的查询表进行查询，若查询不到对应的指令，则判断主LNB出现故障，可选的，冗余系统控制器对主LNB的工作电流进行分析和查询，与预设的工作电流范围比较，若工作电流不在预设的工作电流范围的，则判断异常，说明主LNB出现故障；可选的，可以通过主LNB的热备份状态、主LNB的供电电压范围和环境温度等来判断主 LNB是否出现故障。此时，冗余系统控制器发送切换控制信号到波导开关，波导开关接收切换控制信号并进行开关切换，同时在冗余系统控制器中的中频链路切换开关(与波导开关切换同步)切换到备份LNB的中频链路，将开关切换到备用LNB进行工作，从而波导开关将射频输入信号发送到备用LNB，备用 LNB对将Ku波段的卫星射频输入信号进行下变频和功率放大处理，得到L频段或者S频段的中频信号，中频信号通过中频信号输出接口传输到冗余系统控制器，实现中频信号的滤波后输出，从而完成卫星通信下行链路。

在上述实施例的基础上，卫星低噪放冗余备份方法还可以具体化为：冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，包括：

所述冗余系统控制器接收到所述主LNB的工作指令，与预设的指令表进行对比分析，若所述工作指令与所述指令表不相对应，则判断所述主LNB工作异常。

可选的，冗余系统控制器对主LNB的工作电流进行分析和查询，查询不到与工作电流对应的工作状态，则说明主LNB出现故障；此时，冗余系统控制器发送切换控制信号到波导开关，波导开关接收切换控制信号并进行开关切换，将开关切换到备用LNB进行工作，从而波导开关将射频输入信号发送到备用 LNB，备用LNB对将Ku波段的卫星射频输入信号进行处理。

在上述实施例的基础上，卫星低噪放冗余备份方法还可以具体化为：主LNB 对射频信号进行处理后输出，包括：

所述主LNB对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号；

通过滤波器和中频切换开关依次对所述中频信号进行滤波后输出和控制信号链路输出。

可选的，主LNB对将Ku波段的卫星射频输入信号进行下变频和功率放大处理，得到L频段或者S频段的中频信号，通过热备份接口对主LNB和备用 LNB进行热备份，中频信号通过中频信号输出接口传输到冗余系统控制器，可选的，中频信号通过滤波器进行滤波后传送到冗余系统控制器，可选的，中频信号传输到冗余系统控制器后，冗余系统控制器控制滤波器和中频切换开关对中频信号进行滤波和控制信号输出处理，从而完成卫星通信下行链路。

在上述实施例的基础上，卫星低噪放冗余备份方法还可以具体化为：若所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，则控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理之后，还包括：

所述冗余系统控制器通过通信端口进行故障报警。

可选的，管理者可以通过通信接口建立终端控制设备与冗余系统控制器的连接，从而实现对系统的监控和查询。

以上步骤并不是严格按照编号描述的顺序依次执行，其应作为一个整体方案进行理解。

上述实施例提供的卫星低噪放冗余备份系统可以用于执行本申请实施例提供的卫星低噪放冗余备份方法，具备相应的功能和有益效果。

上述，通过在原有的一路主LNB的基础上设置一路备用LNB，将主LNB 和备用LNB进行热备份，在主LNB出现工作异常时，控制波导开关切换到备用LNB通过备用LNB对输入的射频信号进行处理；系统结构简单，降低卫星终端站的现场安装和调试难度，运营成本低，节约资源，同时备份简单。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种卫星低噪放冗余备份方法，该卫星低噪放冗余备份方法包括：所述波导开关接收射频信号并传输到所述主 LNB，所述主LNB对射频信号进行处理后输出；所述热备份模块对所述主LNB 和所述备用LNB进行热备份；所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯 (Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网) 连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的卫星低噪放冗余备份方法，还可以执行本申请任意实施例所提供的卫星低噪放冗余备份方法中的相关操作。

上述实施例中提供的卫星低噪放冗余备份系统、存储介质及计算机设备可执行本申请任意实施例所提供的卫星低噪放冗余备份方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的卫星低噪放冗余备份方法。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种卫星低噪放冗余备份系统，其特征在于，包括：主LNB、备用LNB、波导开关、热备份模块和冗余系统控制器；

所述冗余系统控制器连接所述主LNB、所述备用LNB和所述波导开关，所述波导开关连接,所述主LNB和所述备用LNB；所述热备份模块通过热备份接口连接所述主LNB和所述备用LNB；

所述波导开关用于接收射频信号并传输到所述主LNB，所述主LNB对射频信号进行处理后输出；

所述热备份模块用于对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份；

所述冗余系统控制器用于检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的卫星低噪放冗余备份系统，其特征在于，所述主LNB对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号。

3.根据权利要求2所述的卫星低噪放冗余备份系统，其特征在于，还包括滤波器，所述滤波器用于对所述中频信号进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的卫星低噪放冗余备份系统，其特征在于，还包括射频输入接口，所述射频输入接口输入射频输入信号并传输到所述波导开关。

5.根据权利要求1所述的卫星低噪放冗余备份系统，其特征在于，还包括通信接口，所述冗余系统控制器通过所述通信接口与外部控制设备连接。

6.一种卫星低噪放冗余备份方法，基于权利要求1-5任一项所述的卫星低噪放冗余备份系统实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述波导开关接收射频信号并通过连接波导传输到所述主LNB，所述主LNB对射频信号进行处理后输出；

所述热备份模块对所述主LNB和所述备用LNB进行热备份；

所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常时，控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理。

7.根据权利要求6所述的卫星低噪放冗余备份方法，其特征在于，所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，包括：

所述冗余系统控制器接收到所述主LNB的工作指令，与预设的指令表进行对比分析，若所述工作指令与所述指令表不相对应，则判断所述主LNB工作异常。

8.根据权利要求6所述的卫星低噪放冗余备份方法，其特征在于，所述主LNB对射频信号进行处理后输出，包括：

所述主LNB对射频信号进行下变频和功率放大处理，得到中频信号；

通过滤波器对所述中频信号进行滤波处理后输出。

9.根据权利要求6所述的卫星低噪放冗余备份方法，其特征在于，所述若所述冗余系统控制器检测到所述主LNB工作异常，则控制所述波导开关切换到所述备用LNB，通过所述备用LNB对射频信号进行处理之后，还包括：

所述冗余系统控制器通过通信端口进行故障报警。

10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求6-9任一所述的一种卫星低噪放冗余备份方法。

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