CN114204982B - 一种高低轨通用型宽频卫星通信系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高低轨通用型宽频卫星通信系统和方法，该系统包括：天线射频模块，用于射频信号的收发及变频，控制相控阵天线完成卫星跟踪和对星；卫星基带模块，用于卫星数据的前向接收和反向回传；主控模块，用于对系统进行管控，高低轨通用型宽频卫星通信系统内部单元与外部用户接口之间的网络交换；业务应用模块，用于识别业务类型，支持多种业务类型的交互。本发明支持高轨卫星和低轨卫星的Ku和Ka双频段卫星信号收发、调制解调，以及语音、视频、互联网等业务服务，采用相控阵型天线面实现信号放大和波束扫描功能，具备自动跟星和程序跟星能力，能够同时接收和处理高轨和低轨信号，并能智能识别业务类型完成数据交互。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种高低轨通用型宽频卫星通信系统和方法。
背景技术
随着卫星通信技术的迅速发展，低轨卫星通信网络的建设已完成在轨试验。在高轨卫星通信已发展较为成熟的今天，低轨卫星通信将迎来更广阔的应用，低轨卫星星座将全面覆盖全球各个角落，结合5G通信手段，最终实现网络全覆盖。高低轨卫星及5G通信的融合应用是目前研究的重要方向，其能解决空间资源的高效利用问题，为应急救援、宽带接入、极地科考、航空网络和航海网络提供高效可靠的通信手段。因此，探索一种高低轨通用型宽频卫星通信方法和装置势在必行，也是新型通信技术的发展需要。
传统的卫星通信方式，按照频段分为C波段、X波段、Ku波段和Ka波段，其通信主要以单频段业务为主，Ku/Ka双频段通信已广泛应用，但不能同时接入Ku和Ka频段网络，并且按照语音业务、视频业务等不同业务需求需要接入多种业务终端，系统装置多、通信频段和业务类型受限。此外，高轨卫星通信方式和低轨卫星通信方式的同时使用，需要选用各自频段的天线射频设备和基带设备，成本较高，不适于低成本的卫星通信商用。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高低轨通用型宽频卫星通信系统和方法，采用相控阵天线、卫星自动切换、动态跟星、智能业务等技术，可实现多业务融合、多轨道卫星融合、多频段融合，具有操作简单、使用灵活、适用范围广、成本低廉等优点；可用于高轨卫星通信网络和低轨卫星通信网络，或者两者并存的区域。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高低轨通用型宽频卫星通信系统，包括：
天线射频模块，用于射频信号的收发及变频，以及控制相控阵天线完成卫星跟踪和对星；
卫星基带模块，用于卫星数据的前向接收和反向回传；其中，前向接收支持DVB-S2标准，反向回传支持DVB-RCS2标准；
主控模块，用于对高低轨通用型宽频卫星通信系统进行管控，高低轨通用型宽频卫星通信系统内部单元与外部用户接口之间的网络交换；
业务应用模块，用于识别业务类型，支持多种业务类型的交互。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，天线射频模块，包括：
天线阵面子模块，用于通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A，将射频信号A传输给同频段的变频子模块；以及，将变频子模块发送来的射频信号B通过相控阵天线发送给当前卫星；
变频子模块，用于对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A，将中频信号A传输给卫星基带模块进行解调；以及，对卫星基带模块发送来的中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，将射频信号B传输给天线阵面子模块；
天线控制子模块，用于根据星历信息，结合惯导信息和GPS信息，解算得到波束指向；根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域；
GPS子模块，用于获取GPS信息，将GPS信息发送给天线控制单元；
供电子模块，用于将外部供电调整至适合各个模块的电源电压，实现整机供电，以满足天线射频模块、卫星基带模块和业务应用模块的供电需求；
散热子模块，用于将整机热量传导至外壳并由风机散热。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，相控阵天线，包括：Ku接收阵面、Ku发射阵面、Ka接收阵面和Ka发射阵面；其中，各阵面采用平板有源相控阵，实现信号放大和波束扫描功能。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，变频子模块，包括：Ku变频单元和Ka变频单元；其中，Ku/Ka变频单元分为：Ku/Ka上行通道和Ku/Ka下行通道；
Ku/Ka上行通道包括：Ku/Ka上行中频子单元、Ku/Ka上行混频子单元、Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka上行射频滤波放大子单元；
Ku/Ka下行通道包括：Ku/Ka下行中频子单元、Ku/Ka下行混频子单元、Ku/Ka下行频综子单元和Ku/Ka下行射频滤波放大子单元；
其中，Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元所需的10M钟参考信号由卫星基带模块的射频发射单元提供。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，天线控制子模块，包括：
惯导单元，用于测量得到惯导信息；
姿态解算单元，用于根据惯导信息，进行姿态解算，得到姿态信息；
星历单元，用于接收和存储卫星基带模块发送的星历信息；
跟星单元，用于根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向；
波束控制单元，用于根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星，并控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星；
监控单元，用于通过传感器监控天线射频模块的温度、电平和功率，并对超限情况进行告警。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，卫星基带模块，包括：高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块；其中，高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块分别包括：
射频发射单元，用于将反向链路的基带数据经过DA转换、变频为L波段的中频信号B后发送给天线射频模块；以及，为Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元提供10M钟参考信号；
射频接收单元，用于将接收到的L波段的中频信号A通过下变频、AD转换、解调、解码后恢复为BBFRAME数据，最后经主控模块发送给业务应用模块；
基带处理单元，用于完成BBFRAME数据的接收、定时发送与突发调制，以及系统时间的恢复、射频发射单元的配置，实现以太网与卫星网之间协议转换、前向链路信令解析、反向链路突发包生成功能；
接口单元，用于完成基带处理单元的接口连接；
时钟单元，用于为基带处理单元提供时钟信号；
复位单元，用于完成基带处理单元的上电复位、按键复位和看门狗复位；
电源单元，用于将输入电源电压转换为基带处理单元板的各芯片所需电压，为基带处理单元整板供电。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中于，主控模块，包括：
管理子模块，用于根据不同业务的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择高轨通信信道或低轨通信信道；
网络交换子模块，用于实现与业务应用模块之间的数据交互。
在上述高低轨通用型宽频卫星通信系统中，业务应用模块，包括：
业务控制子模块，用于识别业务类型，分别传递给对应的业务处理子模块进行处理；
业务处理子模块，用于分别对不同类型的业务进行封装处理；
语音处理子模块，用于语音业务数据的收发和编解码；
视频处理子模块，用于视频业务的收发和编解码；
互联网业务子模块，用于互联网业务的收发和处理；
用户接口子模块，用于与用户进行交互，将用户数据根据业务类型进行编码后发送给主控模块。
相应的，本发明还公开了一种高低轨通用型宽频卫星通信方法，包括：
对星：系统初始化，波束指向最低点，天线射频模块根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星；控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星，完成精对星；
自动跟踪：完成精对星后，系统进入自动跟踪状态；
下行链路数据传输：天线射频模块通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A；对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A；将中频信号A传输给卫星基带模块；通过卫星基带模块对中频信号A进行下变频、AD转换、解调、解码处理后，得到BBFRAME数据；通过主控模块将BBFRAME数据发送给业务应用模块；通过业务应用模块对BBFRAME数据进行类型识别后，将BBFRAME数据发送到用户终端；
上行链路数据传输：业务应用模块接收用户终端输入的业务数据，对业务数据进行类型识别与封装，主控模块根据当前业务数据的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择与当前业务数据相匹配的高轨通信信道或低轨通信信道，将业务数据发送给卫星基带模块；卫星基带模块对业务数据进行DA转换、变频处理，得到中频信号B，将中频信号B后发送给天线射频模块；天线射频模块对中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，最后将射频信号B通过相控阵天线发送给卫星。
在上述通信方法中，所述对星的步骤还包括：
卫星基带模块根据星历信息和载波监控信息的变化，预测载波切换和卫星切换时机，当星历信息过期或卫星信号弱时，卫星基带模块将最新星历信息发送给天线射频模块重新对星，以实现用户无感的卫星快速自动切换。
本发明具有以下优点：
(1)本发明采用高低轨融合卫星通信技术、高低轨一体化设计，支持高轨卫星信号(Ku)和低轨卫星信号(Ka)的同时接入，相阵控天线包含Ku发射阵面、Ku接收阵面、Ka发射阵面和Ka接收阵面，Ku发射/接收阵面采用线极化，Ka发射/接收阵面采用圆极化，同时分别配置卫星基带模块，从而可同时收发高、低轨卫星信号，实现了多频段融合，扩大了卫星通信终端的使用范围；
(2)本发明采用信道自适应算法，在系统发射业务时，根据业务类型的时延要求参数、卫星资源实时带宽和信号强度，选择最优的方案实现信道合理利用，提高业务质量，从而达到优质的用户体验。
(3)本发明采用智能业务识别技术，通过业务应用模块识别卫星基带模块的业务类型并进行分发，通过业务网口或业务WIFI发送给用户终端。
(4)本发明具备自动切星能力，根据高低轨卫星的星历信息，自动切换至覆盖范围内的高轨卫星和距离最近的低轨卫星，切换时机由系统根据天线位移和低轨卫星位移情况预测，从而能够实现用户无感切换。
(5)本发明采用自适应编码调制、自动功率控制和自动载波调整技术，通过卫星基带模块的控制实现系统抗雨衰功能。
(6)本发明具备一键启动模式和终端监控功能，可通过业务接口进入终端监控界面完成手动配置对星，设置卫星基带单元的参数，包括接收频点、发射功率等，或者查看监控信息，包括IP地址、MAC地址、接收信噪比、发射信噪比、星历信息、调制编码方式、符号速率等。
(7)本发明能够与主控站配合，完成动态行进过程中的卫星通信业务收发，系统具备多业务融合、多轨道卫星融合、多频段融合功能，以及操作简单、使用灵活、适用范围广、成本低廉等优点，并且具备信道加密和5G信号接入服务供用户选择使用。
附图说明
图1是本发明实施例中一种高低轨通用型宽频卫星通信系统的结构框图；
图2是本发明实施例中一种Ku/Ka变频单元的结构框图；
图3是本发明实施例中一种天线控制子模块的结构框图；
图4是本发明实施例中一种卫星基带模块的结构框图；
图5是本发明实施例中一种高低轨通用型宽频卫星通信系统的工作流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，在本实施例中，该高低轨通用型宽频卫星通信系统，包括：
天线射频模块，用于射频信号的收发及变频，以及控制相控阵天线完成卫星跟踪和对星。其中，相控阵天线包括接收阵面和发射阵面，接收阵面包括Ku接收阵面和Ka接收阵面，发射阵面包括Ku发射阵面和Ka发射阵面，各阵面采用平板有源相控阵，实现信号放大和波束扫描功能。
卫星基带模块，用于卫星数据的前向接收和反向回传；其中，前向接收支持DVB-S2标准，反向回传支持DVB-RCS2标准。
主控模块，用于对高低轨通用型宽频卫星通信系统进行管控，高低轨通用型宽频卫星通信系统内部单元与外部用户接口之间的网络交换。其中，主控模块实现的功能包括但不仅限于：TCP加速、GUI配置、网管代理、天线控制监控、业务信道选择和高低轨融合以及切换控制等。
业务应用模块，用于识别业务类型，支持多种业务类型的交互。
(1)天线射频模块
在本实施例中，天线射频模块具体可以包括：
天线阵面子模块，用于通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A，将射频信号A传输给同频段的变频子模块；以及，将变频子模块发送来的射频信号B通过相控阵天线发送给当前卫星。
变频子模块，用于对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A，将中频信号A传输给卫星基带模块进行解调；以及，对卫星基带模块发送来的中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，将射频信号B传输给天线阵面子模块。
天线控制子模块，用于根据星历信息，结合惯导信息和GPS信息，解算得到波束指向；根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域。
GPS子模块，用于获取GPS信息，将GPS信息发送给天线控制单元。
供电子模块，用于将外部供电调整至适合各个模块的电源电压，实现整机供电，以满足天线射频模块、卫星基带模块和业务应用模块的供电需求。
散热子模块，用于将整机热量传导至外壳并由风机散热。
在本实施例中，如图1，变频子模块具体可以包括：Ku变频单元和Ka变频单元。其中，Ku/Ka变频单元分为：Ku/Ka上行通道和Ku/Ka下行通道。
如图2，Ku/Ka上行通道包括：Ku/Ka上行中频子单元、Ku/Ka上行混频子单元、Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka上行射频滤波放大子单元。其作用是：将相控阵天线接收到的射频信号A经过频率转换与放大，得到中频信号A；将中频信号A传输给卫星基带模块进行解调。
Ku/Ka下行通道包括：Ku/Ka下行中频子单元、Ku/Ka下行混频子单元、Ku/Ka下行频综子单元和Ku/Ka下行射频滤波放大子单元。其作用是：将卫星基带模块发送来的中频信号B经转换与放大为射频信号B后，传输给相控阵天线发射出去。
Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元所需的10M钟参考信号由卫星基带模块的射频发射单元提供。换而言之，射频发射单元发射的信号中携带有10M钟参考信号。
在本实施例中，如图3，天线控制子模块具体可以包括：
惯导单元，用于测量得到惯导信息。具体的：惯导模块可以通过加速度计和陀螺仪，测量得到加速度信息和陀螺仪信息；其中，陀螺仪用于提供导航坐标系，可实现连续测量，是保持跟星状态的基础。
姿态解算单元，用于根据惯导信息，进行姿态解算，得到姿态信息。具体的：姿态解算单元可根据加速度信息和陀螺仪信息，通过Kalman滤波等算法计算得到俯仰角、横滚角、方位角，将结果传送给跟星单元进行波束指向解算。
星历单元，用于接收和存储卫星基带模块发送的星历信息，并将星历信息发送给跟星模块。
跟星单元，用于根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向。
波束控制单元，用于根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星，并控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星。
监控单元，用于通过传感器监控天线射频模块的温度、电平和功率，并对超限情况进行告警。
(2)卫星基带模块
在本实施例中，卫星基带模块具体可以包括：高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块。
如图4，高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块分别包括：
射频发射单元，用于将反向链路的基带数据经过DA转换、变频为L波段的中频信号B后发送给天线射频模块；以及，为Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元提供10M钟参考信号。
射频接收单元，用于将接收到的L波段的中频信号A通过下变频、AD转换、解调、解码后恢复为BBFRAME数据，最后经主控模块发送给业务应用模块。
基带处理单元，用于完成BBFRAME数据的接收、定时发送与突发调制，以及系统时间的恢复、射频发射单元的配置，实现以太网与卫星网之间协议转换、前向链路信令解析、反向链路突发包生成功能。
接口单元，用于完成基带处理单元的接口连接。其中，该接口单元包括但不仅限于网口和电源接口。
时钟单元，用于为基带处理单元提供时钟信号，并为天线射频模块馈钟。
复位单元，用于完成基带处理单元的上电复位、按键复位和看门狗复位。
电源单元，用于将输入电源电压转换为基带处理单元板的各芯片所需电压，为基带处理单元整板供电。
(3)主控模块
在本实施例中，如图1，主控模块具体可以包括：
管理子模块，用于根据不同业务的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择高轨通信信道或低轨通信信道。例如，视频业务和语音业务对时延要求较高，可选用时延较小的低轨通信信道；大数据传输业务对时延要求较低，可选用时延较高的高轨通信信道，从而高效利用卫星资源带宽。
网络交换子模块，用于实现与业务应用模块之间的数据交互。
(4)业务应用模块
在本实施例中，如图1，业务应用模块具体包括：
业务控制子模块，用于识别业务类型，分别传递给对应的业务处理子模块进行处理；
业务处理子模块，用于分别对不同类型的业务进行封装处理；
语音处理子模块，用于语音业务数据的收发和编解码；
视频处理子模块，用于视频业务的收发和编解码；
互联网业务子模块，用于互联网业务的收发和处理；
用户接口子模块，用于与用户进行交互，将用户数据根据业务类型进行编码后发送给主控模块。
此外，业务应用模块还可以根据业务需求配备WIFI模块、5G模块等，以接收无线业务数据传输。其中，WIFI模块、5G模块等为自选外接设备，可根据用户需求定制不同传输范围。
在上述实施例基础上，可知，该高低轨通用型宽频卫星通信系统的工作原理如下：
对星：系统初始化，波束指向最低点，天线射频模块根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星；控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星，完成精对星。
自动跟踪：完成精对星后，系统进入自动跟踪状态。
下行链路数据传输：天线射频模块通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A；对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A；将中频信号A传输给卫星基带模块；通过卫星基带模块对中频信号A进行下变频、AD转换、解调、解码处理后，得到BBFRAME数据；通过主控模块将BBFRAME数据发送给业务应用模块；通过业务应用模块对BBFRAME数据进行类型识别后，将BBFRAME数据发送到用户终端。
上行链路数据传输：业务应用模块接收用户终端输入的业务数据，对业务数据进行类型识别与封装，主控模块根据当前业务数据的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择与当前业务数据相匹配的高轨通信信道或低轨通信信道，将业务数据发送给卫星基带模块；卫星基带模块对业务数据进行DA转换、变频处理，得到中频信号B，将中频信号B后发送给天线射频模块；天线射频模块对中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，最后将射频信号B通过相控阵天线发送给卫星。
优选的，可通过如下步骤实现数据的识别、分发与封装：由业务应用模块智能识别BBFRAME数据/业务数据，根据类型对BBFRAME数据/业务数据进行分发与封装。其中，业务数据可通过有线或无线网络接口传输，便于用户终端接入，用户终端可以是显示器、智能手机、电脑等网络设备等，应用模式灵活，适用于野外/海上等复杂环境。
优选的，所述对星的步骤还包括：卫星基带模块根据星历信息和载波监控信息的变化，预测载波切换和卫星切换时机，当星历信息过期或卫星信号弱时，卫星基带模块将最新星历信息发送给天线射频模块重新对星，以实现用户无感的卫星快速自动切换。
在上述实施例的基础上，下面结合图5，对高低轨通用型宽频卫星通信方法进行详细说明。
如图5，该高低轨通用型宽频卫星通信方法包括：
S1，高低轨通用型宽频卫星通信系统上电。
S2，如果系统位置未移动，相阵控天线会直接对星。
S3，如果系统位置移动，则进行对星，确保系统可以正常运行。
对星流程如下：系统初始化，波束指向最低点，天线控制子模块根据惯导信息和位置/授时信息进行天线姿态解算，通过姿态解算计算出相阵控天线在载体坐标系下的初始对星角度，控制相阵控天线波束指向该角度，进行动态下的粗对准，粗对准完成后，开始进行圆锥扫描，改变圆锥扫描搜索半径进行精对准，完成精对准后锁定该位置，即可完成动态下的初始对星。随后，系统进入自动跟踪状态，监控单元对卫星信号进行不间断的监控，根据卫星信号强弱决定是否进行三维圆锥扫描及补偿误差，当星历信息即将过期或卫星信号丢失(弱)时，天线控制子模块重新进行姿态解算并完成后续工作，重新进入自动跟踪状态。
S4，完成对星后，下行链路和上行链路即可同时工作。
下行链路的工作流程如下：天线射频模块将接收到的射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A，将中频信号A交由卫星基带模块进行解调，解调后的BBFRAME数据由主控模块交给业务应用模块进行业务类型识别，最后通过业务网口或业务WIFI发送到用户终端。
上行链路的工作流程如下：业务应用模块通过业务网口或业务WIFI接收到业务数据，对业务数据进行业务类型识别与封装；而后由主控模块根据时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择相匹配的高轨/低轨通信信道，将业务数据发送给卫星基带模块；卫星基带模块对业务数据进行DA转换、变频处理后，得到中频信号B，将中频信号B发送给天线射频模块；天线射频模块将中频信号B进行转换与放大后得到射频信号B，将通射频信号B过相控阵天线发送给卫星。
其中，需要说明的是，该高低轨通用型宽频卫星通信系统的启动可采用一键启动模式；对星方式除自动对星外，还可通过业务网口连接终端监控界面，完成手动配置对星；可对卫星基带模块的参数进行设置，包括但不仅限于：收频点、发射功率；监控单元可提供如下监控信息：IP地址、MAC地址、接收信噪比、发射信噪比、星历信息、调制编码方式、符号速率等
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，包括：
天线射频模块，用于射频信号的收发及变频，以及控制相控阵天线完成卫星跟踪和对星；
卫星基带模块，用于卫星数据的前向接收和反向回传；其中，前向接收支持DVB-S2标准，反向回传支持DVB-RCS2标准；
主控模块，用于对高低轨通用型宽频卫星通信系统进行管控，高低轨通用型宽频卫星通信系统内部单元与外部用户接口之间的网络交换；
业务应用模块，用于识别业务类型，支持多种业务类型的交互；
其中：
天线射频模块，包括：
天线阵面子模块，用于通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A，将射频信号A传输给同频段的变频子模块；以及，将变频子模块发送来的射频信号B通过相控阵天线发送给当前卫星；
变频子模块，用于对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A，将中频信号A传输给卫星基带模块进行解调；以及，对卫星基带模块发送来的中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，将射频信号B传输给天线阵面子模块；
天线控制子模块，用于根据星历信息，结合惯导信息和GPS信息，解算得到波束指向；根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域；
GPS子模块，用于获取GPS信息，将GPS信息发送给天线控制单元；
供电子模块，用于将外部供电调整至适合各个模块的电源电压，实现整机供电，以满足天线射频模块、卫星基带模块和业务应用模块的供电需求；
散热子模块，用于将整机热量传导至外壳并由风机散热。
2.根据权利要求1所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，相控阵天线，包括：Ku接收阵面、Ku发射阵面、Ka接收阵面和Ka发射阵面；其中，各阵面采用平板有源相控阵，实现信号放大和波束扫描功能。
3.根据权利要求2所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，变频子模块，包括：Ku变频单元和Ka变频单元；其中，Ku/Ka变频单元分为：Ku/Ka上行通道和Ku/Ka下行通道；
Ku/Ka上行通道包括：Ku/Ka上行中频子单元、Ku/Ka上行混频子单元、Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka上行射频滤波放大子单元；
Ku/Ka下行通道包括：Ku/Ka下行中频子单元、Ku/Ka下行混频子单元、Ku/Ka下行频综子单元和Ku/Ka下行射频滤波放大子单元；
其中，Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元所需的10M钟参考信号由卫星基带模块的射频发射单元提供。
4.根据权利要求3所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，天线控制子模块，包括：
惯导单元，用于测量得到惯导信息；
姿态解算单元，用于根据惯导信息，进行姿态解算，得到姿态信息；
星历单元，用于接收和存储卫星基带模块发送的星历信息；
跟星单元，用于根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向；
波束控制单元，用于根据解算得到的波束指向，解算得到相控阵天线各个通道的幅度相位码；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星，并控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星；
监控单元，用于通过传感器监控天线射频模块的温度、电平和功率，并对超限情况进行告警。
5.根据权利要求4所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，卫星基带模块，包括：高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块；其中，高轨卫星基带子模块和低轨卫星基带子模块分别包括：
射频发射单元，用于将反向链路的基带数据经过DA转换、变频为L波段的中频信号B后发送给天线射频模块；以及，为Ku/Ka上行频综子单元和Ku/Ka下行频综子单元提供10M钟参考信号；
射频接收单元，用于将接收到的L波段的中频信号A通过下变频、AD转换、解调、解码后恢复为BBFRAME数据，最后经主控模块发送给业务应用模块；
基带处理单元，用于完成BBFRAME数据的接收、定时发送与突发调制，以及系统时间的恢复、射频发射单元的配置，实现以太网与卫星网之间协议转换、前向链路信令解析、反向链路突发包生成功能；
接口单元，用于完成基带处理单元的接口连接；
时钟单元，用于为基带处理单元提供时钟信号；
复位单元，用于完成基带处理单元的上电复位、按键复位和看门狗复位；
电源单元，用于将输入电源电压转换为基带处理单元板的各芯片所需电压，为基带处理单元整板供电。
6.根据权利要求5所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，主控模块，包括：
管理子模块，用于根据不同业务的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择高轨通信信道或低轨通信信道；
网络交换子模块，用于实现与业务应用模块之间的数据交互。
7.根据权利要求6所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统，其特征在于，业务应用模块，包括：
业务控制子模块，用于识别业务类型，分别传递给对应的业务处理子模块进行处理；
业务处理子模块，用于分别对不同类型的业务进行封装处理；
语音处理子模块，用于语音业务数据的收发和编解码；
视频处理子模块，用于视频业务的收发和编解码；
互联网业务子模块，用于互联网业务的收发和处理；
用户接口子模块，用于与用户进行交互，将用户数据根据业务类型进行编码后发送给主控模块。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的高低轨通用型宽频卫星通信系统的通信方法，其特征在于，包括：
对星：系统初始化，波束指向最低点，天线射频模块根据GPS信息、惯导信息、姿态信息和星历信息，解算得到波束指向；根据解算得到的相控阵天线各个通道的幅度相位码，控制相控阵天线波束指向预定空域，完成相控阵天线的粗对星；控制相控阵天线进行圆锥扫描，找到信号最强角后对准卫星，完成精对星；
自动跟踪：完成精对星后，系统进入自动跟踪状态；
下行链路数据传输：天线射频模块通过相控阵天线接收当前卫星下传的射频信号A；对射频信号A进行频率转换与放大，得到中频信号A；将中频信号A传输给卫星基带模块；通过卫星基带模块对中频信号A进行下变频、AD转换、解调、解码处理后，得到BBFRAME数据；通过主控模块将BBFRAME数据发送给业务应用模块；通过业务应用模块对BBFRAME数据进行类型识别后，将BBFRAME数据发送到用户终端；
上行链路数据传输：业务应用模块接收用户终端输入的业务数据，对业务数据进行类型识别与封装，主控模块根据当前业务数据的时延要求、卫星资源带宽要求和信道信号强度要求，自适应选择与当前业务数据相匹配的高轨通信信道或低轨通信信道，将业务数据发送给卫星基带模块；卫星基带模块对业务数据进行DA转换、变频处理，得到中频信号B，将中频信号B后发送给天线射频模块；天线射频模块对中频信号B进行转换与放大，得到射频信号B，最后将射频信号B通过相控阵天线发送给卫星。
9.根据权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述对星的步骤还包括：
卫星基带模块根据星历信息和载波监控信息的变化，预测载波切换和卫星切换时机，当星历信息过期或卫星信号弱时，卫星基带模块将最新星历信息发送给天线射频模块重新对星，以实现用户无感的卫星快速自动切换。
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