CN114079500A - 基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统，涉及卫星通信测控技术领域。该方法应用于低轨航天器测控系统，该系统包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，中继终端、高轨移动通信卫星、信关站和测控业务平台依次通信连接，中继终端安装于低轨航天器上，并与低轨航天器通信连接，该方法包括：测控业务平台通过信关站和高轨移动通信卫星向中继终端发送遥控数据；中继终端将遥控数据发送至低轨航天器；中继终端通过高轨移动通信卫星和信关站将低轨航天器发送的遥测数据发送至测控业务平台。其能够解决当前和未来海量低轨航天器在轨测控资源缺乏的难题。

Description

基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星通信测控技术领域，具体而言，涉及一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统。

背景技术

随着航天事业的蓬勃发展，越来越多的近地卫星计划进入太空，从几百颗遥感卫星星座到上万颗互联卫星星座，这些卫星将带来巨大的测控需求，如果仍然基于传统的地基测控观念，需要建设分布全球、数量众多的地面测控站。考虑到天基测控具有高覆盖特性和多目标服务能力，利用在轨的中继卫星或者具有中继卫星能力的其它卫星去满足这些需求，可以减少地面站的建设投资、提高效率和发挥现有卫星的能力。

现有的地球同步中继卫星系统设计的出发点是为数量不多且速率要求高的近地卫星和航天器提供测控和数据中继服务，主要依靠星上点对点服务的大口径天线，即使有一定的多目标服务能力，整体服务的用户数量仍然有限，很难实现用户的海量服务和随机接入。而当前和今后众多卫星的一些测控需求却是数量大、时效性高，但速率要求不高。直接使用现有的中继卫星系统去满足这些需求，存在着在可用性、适配性和性价比低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统。其能够解决当前和未来海量低轨航天器在轨测控资源缺乏的难题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，应用于低轨航天器测控系统，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，所述中继终端、所述高轨移动通信卫星、所述信关站和所述测控业务平台依次通信连接，所述中继终端安装于低轨航天器上，并与所述低轨航天器通信连接，所述方法包括：

所述测控业务平台通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据；

所述中继终端将所述遥控数据发送至所述低轨航天器；

所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台。

在可选的实施方式中，所述测控业务平台通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据的步骤之前，所述方法还包括：

所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步。

在可选的实施方式中，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步的步骤之前，所述方法还包括：

所述中继终端依据预设规则从休眠状态转换为唤醒状态。

在可选的实施方式中，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步的步骤之后，所述方法还包括：

所述中继终端向所述信关站发送身份信息、资源申请请求和鉴权认证请求；

所述信关站依据所述身份信息进行身份识别，以及响应所述资源申请请求和所述鉴权认证请求。

在可选的实施方式中，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台的步骤之后，所述方法还包括：

所述信关站向所述中继终端发送链路释放指令；

所述中继终端依据所述链路释放指令断开与所述信关站的链路。

第二方面，本发明提供一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，所述中继终端、所述高轨移动通信卫星、所述信关站和所述测控业务平台依次通信连接，所述中继终端安装于低轨航天器上，并与所述低轨航天器通信连接；

所述测控业务平台用于通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据；

所述中继终端用于将所述遥控数据发送至所述低轨航天器；

所述中继终端还用于通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台，以便转发至卫星管理平台。

在可选的实施方式中，所述测控业务平台还与卫星管理平台通信连接；

所述测控业务平台还用于向所述卫星管理平台提供测控资源可用信息及事后重传信息。

在可选的实施方式中，所述中继终端还用于在预设条件下对波束覆盖信息表进行更新；

其中，所述预设条件包括所述低轨航天器在预设时间向所述中继终端发送星历数据、所述低轨航天器在轨道变化后向所述中继终端发送新的星历数据、及所述低轨航天器向所述中继终端发送所述卫星管理平台发送的星历数据。

在可选的实施方式中，所述中继终端还用于依据所述波束覆盖信息表进行波束切换管理。

在可选的实施方式中，所述中继终端还用于在所述低轨航天器进入波束交叠区时，根据所述波束覆盖信息表获得目标波束；其中，所述波束交叠区包括当前波束和所述目标波束；

所述中继终端还用于在所述当前波束的第一业务信道上进行数据收发的同时，在所述目标波束建立第二业务信道；

所述中继终端还用于在判断所述低轨航天器从所述当前波束移动至所述目标波束时，释放所述第一业务信道，并通过所述第二业务信道进行数据收发。

本发明实施例提供的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统的有益效果包括：该基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法应用于低轨航天器测控系统，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，中继终端、高轨移动通信卫星、信关站和测控业务平台依次通信连接，中继终端安装于低轨航天器上，并与低轨航天器通信连接，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法包括：测控业务平台通过信关站和高轨移动通信卫星向中继终端发送遥控数据；中继终端将遥控数据发送至低轨航天器；中继终端通过高轨移动通信卫星和信关站将低轨航天器发送的遥测数据发送至测控业务平台。

可见，在现有高轨移动通信卫星系统之外新增测控业务平台、中继终端，能够根据测控用户需求，使用现有的高轨移动通信卫星和信关站作为数据传输通道，配合完成低轨航天器测控任务。采用时分复用方式提供服务，测控资源充足，无需地基测控系统、中继卫星系统的测控资源预申请过程，进而解决当前和未来海量低轨航天器在轨测控资源缺乏的难题。同时，高轨移动通信卫星系统寿命长、全时段工作、可靠性要求高，从终端到信关站全产业链比较成熟，且为海量用户提供可靠的通信服务。因此，在高轨移动通信卫星系统的基础上搭建的低轨航天器测控系统，支持低轨航天器全寿命期内测控，不存在潜在商业风险，服务可控、可信、可靠。此外，高轨移动通信卫星支持低轨航天器测控是基于成熟的卫星通信系统的新增业务，且使用互联网为用户提供服务，全寿命期内用户综合投入少、效费比高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统的应用场景示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例提供的另一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的流程示意图；

图4示出了本发明实施例提供的又一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的流程示意图；

图5示出了本发明实施例提供的又一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的流程示意图；

图6示出了本发明实施例提供的又一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的流程示意图。

图标：100-基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统；110-高轨移动通信卫星；120-中继终端；130-低轨航天器；140-信关站；150-测控业务平台；160-卫星管理平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参照图1，是基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的应用环境示意图。该基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100包括高轨移动通信卫星110、中继终端120、信关站140和测控业务平台150，中继终端120、高轨移动通信卫星110、信关站140和测控业务平台150依次通信连接，中继终端120安装于低轨航天器130上，并与低轨航天器130通信连接。

在本实施例中，测控业务平台150用于通过信关站140和高轨移动通信卫星110向中继终端120发送遥控数据；中继终端120用于将遥控数据发送至低轨航天器130；中继终端120还用于通过高轨移动通信卫星110和信关站140将低轨航天器130发送的遥测数据发送至测控业务平台150。

可以理解，低轨航天器130发送的遥测数据为实时数据，只要低轨航天器130、中继终端120、高轨移动通信卫星110、信关站140和测控业务平台150能够进行数据交互，测控业务平台150就能实时接收到低轨航天器130产生的遥测数据。而测控业务平台150发送的遥控数据为测控业务平台150根据用户需求发送的，故遥控数据的执行结果可以通过遥测数据观察到，即部分遥测数据是根据遥控数据产生的。

进一步地，在本实施例中，测控业务平台150还与卫星管理平台160通信连接。可以理解，测控业务平台150主要提供数据处理功能，即测控业务平台150能够接收用户通过卫星管理平台160发送的遥控数据，将遥控数据转换为高轨移动通信业务数据格式，并实时发送给信关站140，信关站140则通过高轨移动通信卫星110将格式转换后的遥控数据发送至中继终端120。其中，高轨移动通信业务数据格式即为信关站和中继终端等能够识别的数据格式。

在本实施例中，测控业务平台150还能够通过高轨移动通信卫星110和信关站140接收中继终端120发送的遥测数据，将遥测数据由高轨移动通信业务数据格式转换为卫星管理平台160所需的遥测帧格式，并实时发送至卫星管理平台160。

可以理解，遥控数据为用户通过卫星管理平台160发送的控制指令，低轨航天器130可以提供与控制指令的执行结果对应的遥测数据，低轨航天器130还可以提供与遥控指令无关的遥测数据。遥测数据可以为低轨航天器130的设备状态信息、温度信息以及电压信息等。

在本实施例中，测控业务平台150还具有数据管理的功能，即测控业务平台150能够将不同卫星管理平台160发送的遥控数据进行暂存处理，测控业务平台150还能够根据用户需求事后向对应的卫星管理平台160重发所选低轨航天器130、时间段内的遥测数据。

在本实施例中，测控业务平台150还具有态势展示功能，系统管理员可以通过测控业务平台150显示的测控服务实时信息和预期服务信息。从而能够了解在什么时段高轨移动通信卫星110可以提供服务。

此外，测控业务平台150能够向卫星管理平台160提供测控资源可用信息和事后重传信息等，以便由卫星管理平台160进行显示。

用户通过卫星管理平台160显示的测控资源可用信息，能够了解到基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源是否可用，也就是说用户在了解到基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源可用时，则可以通过对应的卫星管理平台160发送遥控数据；若用户在了解到基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源不可用时，则无法通过对应的卫星管理平台160发送遥控数据。

进一步地，在本实施例中，中继终端120安装在低轨航天器130上，中继终端120包括主控器、调制解调器、射频前端单元、电源和天线单元等。中继终端120在接收到高轨移动通信卫星110发送的遥控数据后，会将遥控数据进行格式转换，以便低轨航天器130能够识别遥控数据。中继终端120在接收到低轨航天器130发送的遥测数据后，也会进行格式转换，以便基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100能够正常传输遥测数据。

中继终端120除了能够与低轨航天器130进行遥测数据和遥控数据之间的交互外，中继终端120还用于在预设条件下对波束覆盖信息表进行更新；其中，预设条件包括低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送星历数据、低轨航天器130在轨道变化后向中继终端120发送新的星历数据、及低轨航天器130向中继终端120发送卫星管理平台160发送的星历数据。

可以理解，波束覆盖信息表包括进出时间、波束号以及对应广播信息等，该进出时间可以理解为低轨航天器130进出波束覆盖区的时间。低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送星历数据可以为低轨航天器130每天定时向中继终端120发送星历数据。

当中继终端120在接收到低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送的星历数据、低轨航天器130在轨道变化后向中继终端120发送新的星历数据、及低轨航天器130向中继终端120发送卫星管理平台160发送的星历数据中的至少一种时，中继终端120均会对波束覆盖信息表进行更新。其中，星历数据为低轨航天器130的位置数据，中继终端120根据星历数据能够推算出低轨航天器130最新的进出波束覆盖区的时间、波束号以及广播信息等，故中继终端120根据最新的进出时间、波束号和广播信息对波束覆盖表进行内容更新。

在本实施例中，中继终端120还用于依据波束覆盖信息表进行波束切换管理。即中继终端120还用于在低轨航天器130进入波束交叠区时，根据波束覆盖信息表获得目标波束；其中，波束交叠区包括当前波束和目标波束；中继终端120还用于在当前波束的第一业务信道上进行数据收发的同时，在目标波束建立第二业务信道；中继终端120还用于在判断低轨航天器130从当前波束移动至目标波束时，释放第一业务信道，并通过第二业务信道进行数据收发。

可以理解，在波束切换期间为了确保遥控数据和遥测数据连续稳定传输。中继终端120则会在低轨航天器130进入波束交叠区时，根据波束覆盖信息表获得目标波束，该目标波束可以理解为低轨航天器130即将进入的波束覆盖区对应的波束。中继终端120在获得目标波束后，会依据目标波束建立第二业务信道。但由于中继终端120并未离开当前波束对应的波束覆盖区，故中继终端120即使建立了第二业务信道，也会继续使用之前依据当前波束建立的第一业务信道进行数据收发。中继终端120在判断出低轨航天器130从当前波束对应的波束覆盖区移动至目标波束对应的波束覆盖区时，中继终端120会释放第一业务信道，仅通过第二业务信道进行数据收发。即中继终端120会断开第一业务信道，仅通过第二业务信道进行遥控数据和遥测数据的收发。

在本实施例中，卫星管理平台160与低轨航天器之间能够通过中继终端120进行数据交互的前提为：安装于低轨航天器的中继终端120通过高轨移动通信卫星110与信关站140进行链路同步。可以理解，卫星管理平台160与低轨航天器在进行通信之前，需建立通信链路，也可以理解为业务信道，即地面的卫星管理平台160、测控业务平台150和信关站140是一直建立有通信链路的，而信关站140、高轨移动通信卫星110和安装于低轨航天器的中继终端120之间的通信链路只有在需要进行卫星通信测控时才会建立。只有在信关站140、高轨移动通信卫星110和安装于低轨航天器的中继终端120之间建立通信链路后，遥控数据和遥测数据才能在测控业务平台150和低轨航天器之间通过中继终端120进行交互。

在本实施例中，中继终端120还用于在进行链路同步之前，依据预设规则从休眠状态转换为唤醒状态。

可以理解，为了节约中继终端120的功耗，在中继终端120未提供遥控数据和遥测数据中继服务时，中继终端120是处于休眠状态的。中继终端120处于休眠状态时，测控业务平台150、信关站140、高轨移动通信卫星110和中继终端120之间的通信链路是断开的，也就是并未建立通信链路。中继终端120未提供遥控数据和遥测数据中继服务的情况一般为，低轨航天器130未在波束覆盖区时。

中继终端120从休眠状态转换为唤醒状态的预设规则可以为：第一种可以为，地面遥控，即工作人员通过地面设备向中继终端120发送唤醒指令，中继终端120依据该唤醒指令从休眠状态转换为唤醒状态；第二种可以为，低轨航天器130控制，即低轨航天器130内提前下载有唤醒程序，该唤醒程序可以是一段计时程序，在计时到预设时间时，低轨航天器130则向中继终端120发送唤醒指令，中继终端120依据该唤醒指令从休眠状态转换为唤醒状态；第三种可以为，中继终端120自身有一套判断程序，在计时到预设时间时，中继终端120则自动从休眠状态转换为唤醒状态。中继终端120在进入唤醒状态后，会判断是否进入到波束覆盖区，如果在波束覆盖区内，则从存储信息中获得该波束覆盖区对应的波束的广播信息，开始通过高轨移动通信卫星110与信关站140进行链路同步。如果中继终端120在进入唤醒状态后，未进入波束覆盖区，则中继终端120会再次转换至休眠状态。

在本实施例中，为了保证交互数据传输安全，在中继终端120通过高轨移动通信卫星110与信关站140进行链路同步之后，中继终端120还用于向信关站140发送身份信息、资源申请请求和鉴权认证请求；信关站140依据身份信息进行身份识别，以及响应资源申请请求和鉴权认证请求。

可以理解，在信关站140确认中继终端120的身份信息合法以及响应中继终端120鉴权认证请求确认该中继终端120具有权限后才会进行遥控数据和遥测数据的传输。同时，信关站140还会响应中继终端120发送的资源申请请求判断基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源是否还有剩余，若基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源还有剩余，则同意该中继终端120与测控业务平台150进行遥控数据和遥测数据的交互。若基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100资源均被占用，则不会响应该中继终端120的资源申请请求，测控业务平台150不会与该中继终端120进行遥控数据和遥测数据的交互。当然，该中继终端120还可以实时资源申请，当基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源还有剩余时，则会同意该中继终端120与测控业务平台150进行遥控数据和遥测数据的交互。

在本实施例中，为了保证交互数据传输稳定可靠，中继终端120通过高轨移动通信卫星110和信关站140与测控业务平台150之间传输数据过程中，可以采用握手模式(即确认模式)，以保证数据可靠传输，当发现数据包丢失时，会重传丢失包。

在本实施例中，在中继终端120通过高轨移动通信卫星110和所信关站140将遥测数据发送至测控业务平台150之后，信关站140还用于向中继终端120发送链路释放指令；中继终端120还用于依据链路释放指令断开与信关站140的链路。

在本实施例中，测控业务平台150可以采用服务器，卫星管理平台160可以采用手持设备、笔记本以及台式电脑等，高轨移动通信卫星110可以采用天通卫星。

请参考图2，为本发明实施例提供的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法的一种流程示意图。需要说明的是，本发明实施例提供的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法并不以图2以及以下的具体顺序为限制，应当理解，在其他实施例中，本发明实施例提供的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。该基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法可以应用在图1所示的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100中，下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S101，测控业务平台通过信关站和高轨移动通信卫星向中继终端发送遥控数据。

可以理解，测控业务平台150能够接收用户通过卫星管理平台160发送的遥控数据，将遥控数据转换为高轨移动通信业务数据格式，并实时发送给信关站140，信关站140则通过高轨移动通信卫星110将格式转换后的遥控数据发送至中继终端120。其中，高轨移动通信业务数据格式即为信关站、中继终端能够识别的数据格式。

其中，遥控数据为用户通过卫星管理平台160发送的控制指令，低轨航天器130可以提供与控制指令的执行结果对应的遥测数据，低轨航天器130还可以提供与遥控指令无关的遥测数据。例如，该控制指令可以为温度采集指令，低轨航天器130则可以提供与温度采集指令的执行结果对应的当前温度信息；该控制指令还可以为设备状态控制指令，低轨航天器130则可以提供与设备状态控制指令的执行结果对应的调节后的设备状态信息。

步骤S102，中继终端将遥控数据发送至低轨航天器。

可以理解，中继终端120在接收到高轨移动通信卫星110发送的遥控数据后，会将遥控数据进行格式转换，以便低轨航天器130能够识别遥控数据。

步骤S103，中继终端通过高轨移动通信卫星和信关站将低轨航天器发送的遥测数据发送至测控业务平台。

可以理解，测控业务平台150还能够通过高轨移动通信卫星110和信关站140接收中继终端120发送的遥测数据，将遥测数据由高轨移动通信业务数据格式转换为卫星管理平台160所需的遥测帧格式，并实时发送至卫星管理平台160。中继终端120在接收到低轨航天器130发送的遥测数据后，也会进行格式转换，以便基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100能够正常传输遥测数据。

其中，遥测数据为实时数据，只要低轨航天器130、中继终端120、高轨移动通信卫星110、信关站140和测控业务平台150能够进行数据交互，测控业务平台150就能实时接收到低轨航天器130产生的遥测数据。而测控业务平台150发送的遥控数据为测控业务平台150根据用户需求发送的，故遥控数据的执行结果可以通过遥测数据观察到，即部分遥测数据是根据遥控数据产生的。遥测数据可以为低轨航天器130的设备状态信息、温度信息以及电压信息等。

进一步地，在本实施例中，中继终端120除了能够与低轨航天器130进行遥测数据和遥控数据之间的交互外，中继终端120还用于在预设条件下对波束覆盖信息表进行更新；其中，预设条件包括低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送星历数据、低轨航天器130在轨道变化后向中继终端120发送新的星历数据、及低轨航天器130向中继终端120发送卫星管理平台160发送的星历数据。

可以理解，波束覆盖信息表包括进出时间、波束号以及对应广播信息等，该进出时间可以理解为低轨航天器130进出波束覆盖区的时间。低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送星历数据可以为低轨航天器130每天定时向中继终端120发送的星历数据。

当中继终端120在接收到低轨航天器130在预设时间向中继终端120发送的星历数据、低轨航天器130在轨道变化后向中继终端120发送新的星历数据、及低轨航天器130向中继终端120发送卫星管理平台160发送的星历数据中的至少一种时，中继终端120均会对波束覆盖信息表进行更新。其中，星历数据为低轨航天器130的位置数据，中继终端120根据星历数据能够推算出低轨航天器130最新的进出波束覆盖区的时间、波束号以及广播信息等，故中继终端120根据最新的进出时间、波束号和广播信息对波束覆盖表进行内容更新。

在本实施例中，中继终端120还用于依据波束覆盖信息表进行波束切换管理。即中继终端120还用于在低轨航天器130进入波束交叠区时，根据波束覆盖信息表获得目标波束；其中，波束交叠区包括当前波束和目标波束；中继终端120还用于在当前波束的第一业务信道上进行数据收发的同时，在目标波束建立第二业务信道；中继终端120还用于在判断低轨航天器130从当前波束移动至目标波束时，释放第一业务信道，并通过第二业务信道进行数据收发。

可以理解，在波束切换期间为了确保遥控数据和遥测数据连续稳定传输。中继终端120则会在低轨航天器130进入波束交叠区时，根据波束覆盖信息表获得目标波束，该目标波束可以理解为低轨航天器130即将进入的波束覆盖区对应的波束。中继终端120在获得目标波束后，会依据目标波束建立第二业务信道。但由于中继终端120并未离开当前波束对应的波束覆盖区，故中继终端120即使建立了第二业务信道，也会继续使用之前依据当前波束建立的第一业务信道进行数据收发。中继终端120在判断出低轨航天器130从当前波束对应的波束覆盖区移动至目标波束对应的波束覆盖区时，中继终端120会释放第一业务信道，仅通过第二业务信道进行数据收发。即中继终端120会断开第一业务信道，仅通过第二业务信道进行遥控数据和遥测数据的收发。

请参照图3，在步骤S101之前，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法还包括以下步骤：

步骤S201，中继终端通过高轨移动通信卫星与信关站进行链路同步。

可以理解，卫星管理平台160与中继终端120在进行通信之前，需建立通信链路，也可以理解为业务信道，即地面的卫星管理平台160、测控业务平台150和信关站140是一直建立有通信链路的，而信关站140、高轨移动通信卫星110和中继终端120之间的通信链路只有在需要进行卫星通信测控时才会建立。只有在信关站140、高轨移动通信卫星110和中继终端120之间建立通信链路后，遥控数据和遥测数据才能在测控业务平台150和中继终端120之间进行交互。

请参照图4，在步骤S201之前，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法还包括以下步骤：

步骤S301，中继终端依据预设规则从休眠状态转换为唤醒状态。

可以理解，为了节约中继终端120的功耗，在中继终端120未提供遥控数据和遥测数据中继服务时，中继终端120是处于休眠状态的。中继终端120处于休眠状态时，测控业务平台150、信关站140、高轨移动通信卫星110和中继终端120之间的通信链路是断开的，也就是并未建立通信链路。中继终端120未提供遥控数据和遥测数据中继服务的情况一般为，低轨航天器130未在波束覆盖区时。

中继终端120从休眠状态转换为唤醒状态的预设规则可以为：第一种可以为，地面遥控，即工作人员通过地面设备向中继终端120发送唤醒指令，中继终端120依据该唤醒指令从休眠状态转换为唤醒状态；第二种可以为，低轨航天器130控制，即低轨航天器130内提前下载有唤醒程序，该唤醒程序可以是一段计时程序，在计时到预设时间时，低轨航天器130则向中继终端120发送唤醒指令，中继终端120依据该唤醒指令从休眠状态转换为唤醒状态；第三种可以为，中继终端120自身有一套判断程序，在计时到预设时间时，中继终端120则自动从休眠状态转换为唤醒状态。中继终端120在进入唤醒状态后，会判断是否进入到波束覆盖区，如果在波束覆盖区内，则从存储信息中获得该波束覆盖区对应的波束的广播信息，开始通过高轨移动通信卫星110与信关站140进行链路同步。如果中继终端120在进入唤醒状态后，未进入波束覆盖区，则中继终端120会再次转换至休眠状态。

请参照图5，在步骤S201之后，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法还包括以下步骤：

步骤S401，中继终端向信关站发送身份信息、资源申请请求和鉴权认证请求。

步骤S402，信关站依据身份信息进行身份识别，以及响应资源申请请求和鉴权认证请求。

可以理解，在信关站140确认中继终端120的身份信息合法以及响应中继终端120鉴权认证请求确认该中继终端120具有权限后才会进行遥控数据和遥测数据的传输。同时，信关站140还会响应中继终端120发送的资源申请请求判断基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源是否还有剩余，若基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源还有剩余，则同意该中继终端120与测控业务平台150进行遥控数据和遥测数据的交互。若基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100资源均被占用，则不会响应该中继终端120的资源申请请求，测控业务平台150不会与该中继终端120进行遥控数据和遥测数据的交互。当然，该中继终端120还可以实时资源申请，当基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统100的资源还有剩余时，则会同意该中继终端120与测控业务平台150进行遥控数据和遥测数据的交互。

请参照图6，在步骤S103之后，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法还包括以下步骤：

步骤S501，信关站向中继终端发送链路释放指令。

步骤S502，中继终端120依据链路释放指令断开与信关站140的链路。

综上所述，本发明实施例提供了一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和系统，该基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法应用于低轨航天器测控系统，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，中继终端、高轨移动通信卫星、信关站和测控业务平台依次通信连接，中继终端安装于低轨航天器上，并与低轨航天器通信连接，基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法包括：测控业务平台通过信关站和高轨移动通信卫星向中继终端发送遥控数据；中继终端将遥控数据发送至低轨航天器；中继终端通过高轨移动通信卫星和信关站将低轨航天器发送的遥测数据发送至测控业务平台。

可见，在现有高轨移动通信卫星系统之外新增测控业务平台、低轨航天器和中继终端，能够根据测控用户需求，使用现有的高轨移动通信卫星和信关站作为数据传输通道，配合完成低轨航天器测控任务。采用时分复用方式提供服务，测控资源充足，无需地基测控系统、中继卫星系统的测控资源预申请过程，进而解决当前和未来海量低轨航天器在轨测控资源缺乏的难题。同时，高轨移动通信卫星系统寿命长、全时段工作、可靠性要求高，从终端到信关站全产业链比较成熟，且为海量用户提供可靠的通信服务，因此支持低轨航天器全寿命期内测控不存在潜在商业风险，服务可控、可信、可靠。高轨移动通信卫星支持低轨航天器测控是基于成熟的卫星通信系统的新增业务，且使用互联网为用户提供服务，全寿命期内用户综合投入少、效费比高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)

1.一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，其特征在于，应用于低轨航天器测控系统，所述低轨航天器测控系统包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，所述中继终端、所述高轨移动通信卫星、所述信关站和所述测控业务平台依次通信连接，所述中继终端安装于低轨航天器上，并与所述低轨航天器通信连接，所述方法包括：

所述测控业务平台通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据；

所述中继终端将所述遥控数据发送至所述低轨航天器；

所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台。

2.根据权利要求1所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，其特征在于，所述测控业务平台通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据的步骤之前，所述方法还包括：

所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步。

3.根据权利要求2所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，其特征在于，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步的步骤之前，所述方法还包括：

所述中继终端依据预设规则从休眠状态转换为唤醒状态。

4.根据权利要求2所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，其特征在于，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星与所述信关站进行链路同步的步骤之后，所述方法还包括：

所述中继终端向所述信关站发送身份信息、资源申请请求和鉴权认证请求；

所述信关站依据所述身份信息进行身份识别，以及响应所述资源申请请求和所述鉴权认证请求。

5.根据权利要求1所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法，其特征在于，所述中继终端通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台的步骤之后，所述方法还包括：

所述信关站向所述中继终端发送链路释放指令；

所述中继终端依据所述链路释放指令断开与所述信关站的链路。

6.一种基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，其特征在于，包括高轨移动通信卫星、中继终端、信关站和测控业务平台，所述中继终端、所述高轨移动通信卫星、所述信关站和所述测控业务平台依次通信连接，所述中继终端安装于低轨航天器上，并与所述低轨航天器通信连接；

所述测控业务平台用于通过所述信关站和所述高轨移动通信卫星向所述中继终端发送遥控数据；

所述中继终端用于将所述遥控数据发送至所述低轨航天器；

所述中继终端还用于通过所述高轨移动通信卫星和所述信关站将所述低轨航天器发送的遥测数据发送至所述测控业务平台。

7.根据权利要求6所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，其特征在于，所述测控业务平台还与卫星管理平台通信连接；

所述测控业务平台还用于向所述卫星管理平台提供测控资源可用信息及事后重传信息。

8.根据权利要求7所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，其特征在于，所述中继终端还用于在预设条件下对波束覆盖信息表进行更新；

其中，所述预设条件包括所述低轨航天器在预设时间向所述中继终端发送星历数据、所述低轨航天器在轨道变化后向所述中继终端发送新的星历数据、及所述低轨航天器向所述中继终端发送所述卫星管理平台发送的星历数据。

9.根据权利要求8所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，其特征在于，所述中继终端还用于依据所述波束覆盖信息表进行波束切换管理。

10.根据权利要求9所述的基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控系统，其特征在于，所述中继终端还用于在所述低轨航天器进入波束交叠区时，根据所述波束覆盖信息表获得目标波束；其中，所述波束交叠区包括当前波束和所述目标波束；

所述中继终端还用于在所述当前波束的第一业务信道上进行数据收发的同时，在所述目标波束建立第二业务信道；

所述中继终端还用于在判断所述低轨航天器从所述当前波束移动至所述目标波束时，释放所述第一业务信道，并通过所述第二业务信道进行数据收发。

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