CN114362807A - 一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卫星跟踪与通信技术领域，特别涉及一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统及方法。该切换系统包括:第一天线模块、第二天线模块、切换开关模块、基带单元模块和应用单元模块，第一天线模块和第二天线模块分别与切换开关模块连接；通过切换开关模块的合理切换逻辑和时序，具备快速准确切换第一天线模块和第二天线模块的能力，使第一天线模块和第二天线模块相互配合，交替跟踪与通信卫星，实现对低轨卫星系统中多颗卫星连续跟踪与通信。
Description
技术领域
本发明涉及卫星跟踪与通信技术领域，特别涉及一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统及方法。
背景技术
在低轨宽带卫星通信系统中，卫星相对地面卫通终端具有较快的视线变化角速度。卫通终端要实现与卫星的高质量通信，需要天线始终稳定指向卫星。现有的卫星通信终端虽能够实现对空间轨道中单颗卫星的不间断跟踪与通信，但难以实现对空降轨道中多颗低轨卫星的连续跟踪与通信。因此，业内急需一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统及方法，解决背景技术中现有卫星通信终端无法连续跟踪与通信多颗卫星的技术问题。
本发明提供一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，包括第一天线模块、第二天线模块和切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块分别连接于切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块均用以追踪及通信空间轨道中的卫星；
切换开关模块选择切换第一天线模块或第二天线模块，以实现对空间轨道中多颗卫星的连续跟踪与通信。
进一步地，本申请系统包括应用单元模块；第一天线模块和第二天线模块分别连接于应用单元模块；应用单元模块用以获取空间轨道内的卫星星历预报信息，并传递至第一天线模块和第二天线模块；
第一天线模块和第二天线模块用以依据获取的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星。
进一步地，本申请系统包括基带单元模块；第一天线模块和第二天线模块分别连接于基带单元模块；
基带单元模块用以对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；以及用以对第二天线模块信道内的信号调制和解调；实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
进一步地，切换开关模块与基带单元模块连接；切换开关模块选择切换第一天线模块的信道或第二天线模块的信道至基带单元模块，以实现第一天线模块通信卫星或第二天线模块通信卫星。
本发明还提供一种低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，应用于上述的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，包括以下步骤：
第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；
第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；
对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；
第一天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；以及切换模块切换第一天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
切换开关模块交替切换第一天线模块或第二天线模块，直至完成对最后一颗卫星的跟踪与通信。
进一步地，所述第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
进一步地，所述第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块；第二天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
进一步地，所述第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
所述切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
进一步地，所述对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；具体包括：
第一天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第一天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块，第二天线模块依据接收的相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第一天线模块控制切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第一天线模块与跟踪卫星通信处。
进一步地，所述对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；具体包括：
第二天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第二天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第二天线模块控制切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第二天线模块与跟踪卫星通信处。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的技术方案中，本发明的低轨卫星通信终端双天线切换系统，通过切换开关模块的合理切换逻辑和时序，具备快速准确切换第一天线模块和第二天线模块的能力，使第一天线模块和第二天线模块相互配合，交替跟踪与通信卫星，实现对低轨卫星系统中多颗卫星连续跟踪与通信。
附图说明
图1为本发明一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统的结构框图；
图2为本发明一种低轨卫星通信终端双天线快速切换方法的流程图；
其中，1、第一天线模块，2、第二天线模块，3、基带单元模块，4、应用单元模块，5、切换开关模块。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，包括第一天线模块、第二天线模块和切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块分别连接于切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块均用以追踪及通信空间轨道中的卫星；
切换开关模块选择切换第一天线模块或第二天线模块，以实现对空间轨道中多颗卫星的连续跟踪与通信。本实施例的第一天线模块为天线A模块，第二天线模块为天线B模块，切换开关模块为双中频切换开关模块。
本申请的系统包括应用单元模块和基带单元模块；
第一天线模块和第二天线模块分别连接于应用单元模块；应用单元模块用以获取空间轨道内的卫星星历预报信息，并传递至第一天线模块和第二天线模块；第一天线模块和第二天线模块用以依据获取的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星。
第一天线模块和第二天线模块分别连接于基带单元模块；基带单元模块用以对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；以及用以对第二天线模块信道内的信号调制和解调；实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
优选的，切换开关模块与基带单元模块连接；切换开关模块选择切换第一天线模块的信道或第二天线模块的信道至基带单元模块，以实现第一天线模块通信卫星或第二天线模块通信卫星。
本发明还提供一种低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，应用于上述的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，包括以下步骤：
第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；
第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；
对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；
第一天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；以及切换模块切换第一天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
切换开关模块交替切换第一天线模块或第二天线模块，直至完成对最后一颗卫星的跟踪与通信。
作为一些可实施方式，所述第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
所述第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块；第二天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
作为一些可实施方式，所述第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
所述切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
作为一些可实施方式，所述对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；具体包括：
第一天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第一天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块，第二天线模块依据接收的相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第一天线模块控制切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第一天线模块与跟踪卫星通信处。
所述对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；具体包括：
第二天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第二天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第二天线模块控制切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第二天线模块与跟踪卫星通信处。
参见图2，跟踪与通信方式:
对甲卫星跟踪与通信，第一天线模块接收应用单元发送的甲卫星星历预报信息；
第一天线模块依据甲卫星星历预报信息跟踪甲卫星，切换单元模块切换第一天线模块的信道至基带单元模块，通过基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪甲卫星的通信；
对乙卫星跟踪与通信，第二天线模块接收应用单元发送的乙卫星星历预报信息；第二天线模块依据乙卫星星历预报信息跟踪乙卫星，
切换开关模块切换至第二天线模块至基带单元模块，通过基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调；实现第二天线模块与跟踪乙卫星的通信；
对丙卫星跟踪通信时，第一天线模块接收应用单元发送的丙卫星星历预报信息，第一天线模块依据丙卫星星历预报信息跟踪丙卫星，切换开关模块切换第一天线模块的信道至基带单元模块，通过基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪丙卫星的通信；
切换开关模块交替切换第一天线模块和第二天线模块，直至完成对最后一颗卫星的跟踪与通信。
具体的一跟踪通信实施方式：
天线A模块跟踪，天线A模块接收应用单元模块给出的卫星甲的星历预报信息，并对卫星甲实施跟踪。
天线A模块通信，基带单元模块的信道通过切换开关模块采用天线A模块提供的信道，实现天线A模块对卫星甲的通信。
对天线模块A是否收到卫星切换指令进行判定；
将发生卫星切换时，基带单元模块向天线A模块发出卫星切换指令，同时天线A模块向应用单元模块发出将要切换通信的卫星乙的编号。
天线B模块跟踪，天线B模块接收应用单元模块给出的卫星乙的星历预报信息，并对卫星乙实施跟踪。
切换后天线B模块通信，到达卫星切换时刻时，天线A模块控制双中频切换开关模块将基带单元模块的信道切换至天线B模块提供的信道，实现天线B模块对卫星乙的通信。
对天线模块B是否收到卫星切换指令进行判定；
再次发生卫星切换时，基带单元模块向天线B模块发出卫星切换指令，同时天线B模块向应用单元模块发出将要切换通信的卫星丙的编号。
天线A模块跟踪，天线A模块接收应用单元模块给出的卫星丙的星历预报信息，并对卫星丙实施跟踪。
再次卫星切换后天线A模块通信，到达再次卫星切换时刻时，天线B模块控制双中频切换开关模块将基带单元模块的信道切换至天线A模块提供的信道，实现天线A模块对卫星丙的通信。
由此，上述天线A模块和天线B模块双天线交替切换，实现对空间轨道中多颗卫星的连续跟踪与通信。
本发明的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法的有益效果与本发明的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统的有益效果相对应，不在重复赘述。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，其特征在于，包括第一天线模块、第二天线模块和切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块分别连接于切换开关模块；
第一天线模块和第二天线模块均用以追踪及通信空间轨道中的卫星；
切换开关模块选择切换第一天线模块或第二天线模块，以实现对空间轨道中多颗卫星的连续跟踪与通信。
2.根据权利要求1所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，其特征在于，包括应用单元模块；第一天线模块和第二天线模块分别连接于应用单元模块；应用单元模块用以获取空间轨道内的卫星星历预报信息，并传递至第一天线模块和第二天线模块；
第一天线模块和第二天线模块用以依据获取的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星。
3.根据权利要求2所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，其特征在于，包括基带单元模块；第一天线模块和第二天线模块分别连接于基带单元模块；
基带单元模块用以对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；以及用以对第二天线模块信道内的信号调制和解调；实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
4.根据权利要求3所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换系统，其特征在于，切换开关模块与基带单元模块连接；切换开关模块选择切换第一天线模块的信道或第二天线模块的信道至基带单元模块，以实现第一天线模块通信卫星或第二天线模块通信卫星。
5.一种低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任意一项所述的系统，包括以下步骤：
第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；
第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；
切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；
对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；
第一天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；以及切换模块切换第一天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；
切换开关模块交替切换第一天线模块或第二天线模块，直至完成对最后一颗卫星的跟踪与通信。
6.根据权利要求5所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，所述第一天线模块接收卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
7.根据权利要求6所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，所述第二天线模块接收相应卫星编号的卫星星历预报信息，跟踪对应星历预报信息的卫星；具体包括：
通过应用单元获取空间轨道中的卫星星历预报信息；应用单元发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块；第二天线模块依据接收的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星。
8.根据权利要求6所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，所述第一天线模块利用自身信道及跟踪卫星信道，实现第一天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
所述切换模块切换第二天线模块信道及跟踪卫星信道，实现第二天线模块与跟踪卫星通信；具体包括：
切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元，通过基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信。
9.根据权利要求7所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，所述对第一天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第二天线模块，并控制切换开关模块切换至第二天线模块；具体包括：
第一天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第一天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第二天线模块，第二天线模块依据接收的相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第一天线模块控制切换开关模块切换第二天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第二天线模块信道内的信号调制和解调，实现第二天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第一天线模块与跟踪卫星通信处。
10.根据权利要求7所述的低轨卫星通信终端双天线快速切换方法，其特征在于，所述对第二天线模块是否接收到卫星切换指令进行判定；若接收到卫星切换指令，发送要切换的卫星编号至第一天线模块，并控制切换开关模块切换至第一天线模块；具体包括：
第二天线模块是否收到来自基带单元模块的卫星切换指令；
是，第二天线模块向应用单元模块发送要切换的卫星编号，应用单元模块发送相应编号的卫星星历预报信息至第一天线模块，第一天线模块依据接收相应编号的卫星星历预报信息跟踪对应星历预报信息的卫星；
否，则继续判定是否到达卫星切换时刻；
是，第二天线模块控制切换开关模块切换第一天线模块信道至基带单元模块，基带单元模块对第一天线模块信道内的信号调制和解调，实现第一天线模块与跟踪卫星的通信；
否，则返回至第二天线模块与跟踪卫星通信处。
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