CN113612524A - 一种星载组网式感知设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种星载组网式感知设备，该设备包括信号侦收天线、侦收信道处理单元、数字处理单元、对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元、供电单元；信号侦收天线与侦收信道处理单元连接；侦收信道处理单元和数字处理单元连接；数字处理单元分别与对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元连接；供电单元用于对感知设备中的各单元进行供电。本发明公开的星载组网式感知设备，基于同轨收发单元、异轨收发单元、对地传输单元，可以支持卫星在轨布局，实现电子信号感知卫星空间组网和空地组网，可极大的提升感知卫星的实时性、机动性和覆盖性。

Description

一种星载组网式感知设备
技术领域
本发明实施例涉及卫星无线电波感知技术领域，尤其涉及一种星载组网式感知设备。
背景技术
微波电子感知技术是利用特定频段的天线对特定频段的微波信号进行侦收，通过数据分析对侦收到的信息进行解析、识别和定位。传统电侦基本用于机载和舰载，主要感知地面目标和海上目标，感知范围有限，无法感知境外的电子信号，且当前的星载电子感知设备，由于轨道固定、数量较少等原因，仍然无法大范围覆盖感知区域，实时性较差。
随着卫星通信全球化发展和无线电波的广泛应用，无线电波中承载着大量的军事和商业信息，在卫星上搭载无线电波感知设备，可以通过太空感知手段捕获敌方军事通信卫星、商业通信卫星、地面发射站、舰载、机载的无线信号，为军事对抗、国防安全、商业竞争提供有力支持。
当前军用通信趋向于专用军事卫星通信，全球高密级商业信息交流也趋向于专业商业卫星，当面对全球化的军事交流和商业信息交流时，境内地面感知设备和单一电侦卫星都略显无力。
发明内容
本发明实施例提供一种星载组网式感知设备，用于卫星电子信息的实时感知。
本发明实施例提供了一种星载组网式感知设备，该设备包括：信号侦收天线、侦收信道处理单元、数字处理单元、对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元、供电单元；
所述信号侦收天线与所述侦收信道处理单元连接；所述侦收信道处理单元和所述数字处理单元连接；所述数字处理单元分别与所述对地传输单元、所述同轨收发单元、所述异轨收发单元连接；所述供电单元用于对感知设备中的各单元进行供电。
本发明公开了一种星载组网式感知设备，该设备包括信号侦收天线、侦收信道处理单元、数字处理单元、对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元、供电单元；信号侦收天线与侦收信道处理单元连接；侦收信道处理单元和数字处理单元连接；数字处理单元分别与对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元连接；供电单元用于对感知设备中的各单元进行供电。本发明公开的星载组网式感知设备，基于同轨收发单元、异轨收发单元、对地传输单元，可以支持卫星在轨布局，实现电子信号感知卫星空间组网和空地组网，可极大的提升感知卫星的实时性、机动性和覆盖性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的星载组网式感知设备的架构示意图；
图2是本发明实施例提供的空间组网传输示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种星载组网式感知设备，图1是本发明实施例提供的星载组网式感知设备的架构示意图。具体地，如图1所示，该设备包括：信号侦收天线110、侦收信道处理单元120、数字处理单元130、对地传输单元140、同轨收发单元150、异轨收发单元160、供电单元170。其中，信号侦收天线110与侦收信道处理单元120连接；侦收信道处理单元120和数字处理单元130连接；数字处理单元130分别与对地传输单元140、同轨收发单元150、异轨收发单元160连接；供电单元170与以上部件均相连接，用于对感知设备中的各单元进行供电。同轨收发单元150在空间链路上主要完成与同轨道面的同类卫星感知设备或中继卫星的信号传输，实现同轨卫星组网传输。异轨收发单元160在空间链路上主要完成与不同轨道面的同类卫星感知设备或中继卫星的信号传输，实现异轨卫星组网传输。
优选地，信号侦收天线110为所侦收微波频段的多副双极化天线，用于捕获被感知频段的微波信号。其中，被感知频段的微波信号可以是UHF、L、S、C、X频段的连续信号波和雷达脉冲波。在轨时，信号侦收天线110根据感知任务开启相应的接收天线。
优选地，侦收信道处理单元120兼容多频段和多通道处理，对来自信号侦收天线110的微波信号进行滤波、放大及采集处理。具体的，侦收信道处理单元120与信号侦收天线110多频段匹配，并且每个频段内都兼具多个信道处理，在轨工作时用于对信号侦收天线110侦收到的电子信号进行滤波、放大、采集等处理。其中多频段处理与信号侦收天线一一对应，多通道处理主要指同频段内的多个带宽信道处理。
优选地，数字处理单元130主要用于处理来自侦收信道处理单元120、同轨收发单元150、异轨收发单元160传输过来的数字信号，获得待传输的数据包；并根据在轨任务需求将数据包传输至同轨收发单元150、异轨收发单元160或者对地传输单元140。具体的，数字处理单元130用于对数字信号进行处理，首先对来自侦收信道处理单元120的数字信号进行分析和处理，从而得到所感知信号的频点、频段、带宽、功率、调制模式、编码方式和雷达的脉冲宽度、脉冲到达时间、脉冲到达角、脉内调制参数等结果，将分析结果与原始数字数据封装成感知数据包；然后对感知数据包进行格式处理，形成独有的同轨传输格式(同轨传输数据包)和异轨传输格式(异轨传输数据包)、对地传输数据包；最后，根据不同格式的数据包，将数据包分别传输给同轨收发单元150、异轨收发单元160和对地传输单元140，并根据在轨任务需求接收同轨收发单元150、异轨收发单元160、侦收信道处理单元120传输过来的数据。
可以知道的是，同轨收发单元150和异轨收发单元160传输给数字处理单元130的数据是来自其他卫星感知设备已经处理完毕的数据包，不需要数字处理单元130做数据分析，仅仅做数据包格式转换，根据需求分别转换成对地传输数据包、同轨传输数据包、异轨传输数据包。
本实施例中，当卫星处于地面信关站接收范围内时，数字处理单元130将数据包传输至对地传输单元140；当卫星处于地面信关站信号接收范围外和同轨卫星信号接收范围内时，数字处理单元130将数据包传输至同轨收发单元150；当卫星处于地面信关站和同轨卫星信号接收范围外，并处于异轨卫星信号接收范围内时，数字处理单元130将数据包传输至异轨收发单元160。
具体的，对地传输链路为直接将侦收数据包传输给地面信关站。同轨传输和对地传输链路为当某一电侦卫星所处地面信关站信号接收范围之外，但处于某一或若干星载组网式感知设备的同轨收发单元的信号接收范围之内时，通过同轨传输将数据包传输给同轨卫星感知设备或同轨卫星中继站，再通过对地传输将数据包传输给地面信关站。异轨传输和对地传输链路为当某一电侦卫星所处地面信关站信号接收范围之外，但处于某一或若干星载组网式感知设备的异轨收发单元的信号接收范围之内时，通过异轨传输将数据包传输给异轨卫星感知设备或异轨卫星中继站，再通过对地传输将数据包传输给地面信关站。异轨传输、同轨传输及对地传输链路为不能直接通过对地传输链路、同轨传输及对地传输链路满足地面站接收到感知数据包时，需要进行异轨传输、同轨传输、对地传输的组合使用才能将信号传输到地面信关站。
星载组网式感知设备的信号空间传输，优先使用次序为：对地传输链路，同轨传输和对地传输链路组合，异轨传输和对地传输链路组合，异轨传输、同轨传输及对地传输链路组合。
进一步地，对地传输单元140包括编码模块、滤波模块、调制模块、加密模块和对地发射天线。对地传输单元140用于对来自数字处理单元130的数字信号进行加密、编码、调制、放大及滤波处理，并将处理后的信号通过对地发射天线发送至地面信关站。示例性的，处理后得到的信号可根据需求通过X频段发射天线发送至地面信关站。
优选地，同轨收发单元150和异轨收发单元160均包括接收链路和发射链路。其中，接收链路包括采集模块、滤波模块、解调模块、解密模块和下变频模块；发射链路包括编码模块、滤波模块、加密模块、调制模块及上变频模块；同轨收发单元150和异轨收发单元160各包括一套收发共用双极化天线。如，同轨收发单元的接收链路和发射链路共用一副双极化Ka天线。当同轨收发单元150处于发射状态时，发射链路对数字处理单元130传输过来的数字信号进行加密、编码、调制、放大、上变频及滤波处理，并将处理后的信号通过Ka天线发送至同轨卫星；当同轨收发单元处于接收状态时，接收链路为在轨接收同轨卫星感知设备或中继站的同轨无线信号，并对同轨无线信号下变频、滤波、放大、采集、解密及解码处理，然后将解密后的数字信号传输给数字处理单元130。
同理，当异轨收发单元150处于发射状态时，发射链路对数字处理单元130传输过来的数字信号进行加密、编码、调制、放大、上变频及滤波处理，并将处理后的信号通过Ka天线发送至异轨卫星；当异轨收发单元处于接收状态时，接收链路为在轨接收异轨卫星感知设备或中继站的异轨无线信号，并对异轨无线信号下变频、滤波、放大、采集、解密及解码处理，然后将解密后的数字信号传输给数字处理单元130。可以清楚的是，异轨收发单元160与同轨收发单元150在Ka频段内所使用的收发频点、带宽都是相互隔离的，互不干扰。
优选地，供电单元170接入卫星母线电压，通过内部直流电压转换，输出多路二次电源对星载组网式感知设备各单元进行供电。
为了更清楚的描述本发明实施例，图2是本发明实施例提供的空间组网传输示意图。如图2所示，感知卫星轨道1和感知卫星轨道2(以下简称轨道1和轨道2)是两个不同轨道高度，或不同轨道面的卫星轨道，每根轨道都有若干颗卫星和中继站，且同轨卫星密度要求为两两同轨卫星可以实现完整通信，分别位于轨道1和轨道2的两颗相邻电子感知卫星或中继卫星，可以在一定范围内实现异轨通信，要求轨道1和轨道2总存在至少一个可用的异轨传输通道，保证异轨通信。
如图2所示，当电子感知卫星正处于地面信关站接收信号范围内，电子感知卫星的星载组网式感知设备可直接通过对地传输单元，向地面信关站发送感知数据。
如图2所示，当某一电子感知卫星处于轨道1，但是不在地面信关站信号接收范围内时，可通过星载组网式感知设备的同轨收发单元，向同轨的相邻电子感知卫星的星载组网式感知设备或中继卫星发送感知数据，直到传输到某一处在地面信关站信号接收范围内的感知卫星，然后通过星载组网式感知设备的对地传输单元，将感知数据传输至地面信关站。
如图2所示，当某一电子感知卫星运行在轨道2，且暂时没有可以与之进行异轨传输的轨道1卫星感知设备或中继卫星，则首先通过同轨传输，将感知数据传输出至某一可以与轨道1中电子感知卫星进行异轨传输的轨道2中的电子感知卫星或中继卫星，然后通过异轨传输将感知数据传输至轨道1。
进一步地，感知数据当处于轨道1的某一感知卫星时，如果可直接对地传输，则直接对地传输将感知数据传输至地面信关站，否则通过同轨传输，然后再通过对地传输将感知数据传输至地面信关站。
进一步地，当通过异轨传输将感知数据传输至轨道1的中继卫星时，则需要先通过同轨传输，再通过对地传输将感知数据传输至地面信关站。
利用同轨收发单元、异轨收发单元、对地传输单元，可实现星间组网、星地组网传输侦收信号，可以适应空间组网覆盖区域的实时信号感知。
本发明公开了一种星载组网式感知设备，该设备包括信号侦收天线、侦收信道处理单元、数字处理单元、对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元、供电单元；信号侦收天线与侦收信道处理单元连接；侦收信道处理单元和数字处理单元连接；数字处理单元分别与对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元连接；供电单元用于对感知设备中的各单元进行供电。本发明通过在轨电子信号感知与数字处理，可以实现UHF、L、S、C、X频段的连续信号波和雷达脉冲波的感知，可用于军用和商用电子感知，本发明基于同轨收发单元、异轨收发单元、对地传输单元，可以支持卫星在轨布局，实现电子信号感知卫星空间组网和空地组网，进而实现大范围的实时电子信号感知，相对传统电子信号感知设备，本发明功能更强大，可扩展的电子信号感知范围更宽广，实时性更高。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种星载组网式感知设备，其特征在于，包括：信号侦收天线、侦收信道处理单元、数字处理单元、对地传输单元、同轨收发单元、异轨收发单元、供电单元；
所述信号侦收天线与所述侦收信道处理单元连接；所述侦收信道处理单元和所述数字处理单元连接；所述数字处理单元分别与所述对地传输单元、所述同轨收发单元、所述异轨收发单元连接；所述供电单元用于对感知设备中的各单元进行供电。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号侦收天线为所侦收微波频段的双极化天线，用于捕获被感知频段的微波信号。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述侦收信道处理单元兼容多频段和多通道处理，对来自所述信号侦收天线的的微波信号进行滤波、放大及采集处理。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述数字处理单元主要用于处理来自所述侦收信道处理单元、同轨收发单元、异轨收发单元传输过来的数字信号，获得待传输的数据包；并根据在轨任务需求将所述数据包传输至所述同轨收发单元、所述异轨收发单元或者所述对地传输单元。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，当卫星处于地面信关站接收范围内时，所述数字处理单元将所述数据包传输至所述对地传输单元；当卫星处于地面信关站信号接收范围外和同轨卫星信号接收范围内时，所述数字处理单元将所述数据包传输至所述同轨收发单元；当卫星处于地面信关站和同轨卫星信号接收范围外，并处于异轨卫星信号接收范围内时，所述数字处理单元将所述数据包传输至所述异轨收发单元。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述对地传输单元包括编码模块、滤波模块、调制模块、加密模块和对地发射天线。
7.根据权利要求1或6所述的设备，其特征在于：所述对地传输单元用于对来自所述数字处理单元的数字信号进行加密、编码、调制、放大及滤波处理，并将处理后的信号通过所述对地发射天线发送至地面信关站。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述同轨收发单元和所述异轨收发单元均包括接收链路和发射链路；
其中，所述接收链路包括采集模块、滤波模块、解调模块、解密模块和下变频模块；所述发射链路包括编码模块、滤波模块、加密模块、调制模块及上变频模块；所述同轨收发单元和所述异轨收发单元均包括收发共用双极化天线。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，当所述同轨收发单元处于发射状态时，用于对来自所述数字处理单元的数字信号进行加密、编码、调制、放大、上变频及滤波处理，并将处理后的信号通过所述收发共用双极化天线发送至同轨卫星；当所述同轨收发单元处于接收状态时，用于对接收到的同轨无线信号进行下变频、滤波、放大、采集、解密及解码处理。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，当所述异轨收发单元处于发射状态时，用于对来自所述数字处理单元的数字信号进行加密、编码、调制、放大、上变频及滤波处理，并将处理后的信号通过所述收发共用双极化天线发送至异轨卫星；当所述异轨收发单元处于接收状态时，用于对接收到的异轨无线信号进行下变频、滤波、放大、采集、解码及解密处理。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述供电单元接入卫星母线电压，通过内部直流电压转换，输出多路二次电源进行供电。
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