CN115333609A - 一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质，涉及卫星通信技术领域。在卫星测控系统中，星载北斗短报文终端与地面北斗短报文终端间实现了双向通信。星载北斗短报文终端与星载计算机间通过直接指令接口和异步接口连接，能够根据卫星遥控指令的类型选择对应接口实现常规的卫星控制以及对星载计算机的控制，具有更高的测控效率。同时，通过与地面北斗短报文终端连接的测控PC实现对卫星遥测数据的分析以及卫星遥控指令的生成，实现了对卫星的测控，节省了卫星测控成本。

Description

一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着卫星技术的发展，在轨商业卫星越来越多，这导致卫星运营商对地面卫星测控站的需求快速增加。目前，卫星通常采用S波段测控应答机实现卫星与地面测控站之间的低速双向通信；星地间遥测上行速率通常在2000～4000bps，遥测下行速率通常在4096～16384bps。

但是，目前已有数量的商业卫星测控站越来难以满足后续大规模商业卫星的测控需求。同时，受限于地面卫星测控站的通信费用和建造成本，部分卫星运营商自建地面卫星测控站以满足自身卫星测控需求的计划也难以实现。

鉴于上述问题，设计一种卫星测控系统，能够实现低成本的卫星测控通信，是该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质，能够实现低成本的卫星测控通信。

为解决上述技术问题，本申请提供一种卫星测控系统，包括：星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC；

所述星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，用于通过所述异步接口接收所述星载计算机传输的卫星遥测数据，和/或当确认卫星遥控指令为直接指令时，对所述卫星遥控指令译码并通过所述直接指令接口控制所述星载计算机，当确认所述卫星遥控指令为非直接指令时，通过所述异步接口发送所述卫星遥控指令至所述星载计算机，以执行所述卫星遥控指令；

所述地面北斗短报文终端与所述星载北斗短报文终端通信连接，用于接收所述星载北斗短报文终端发送的所述卫星遥测数据，和/或发送所述卫星遥控指令至所述星载北斗短报文终端；

所述测控PC与所述地面北斗短报文终端连接，用于接收并处理所述地面北斗短报文终端传输的所述卫星遥测数据，和/或生成并发送所述卫星遥控指令至所述地面北斗短报文终端。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种卫星测控方法，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述方法包括：

接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，所述卫星遥控指令由测控PC生成并传输至所述地面北斗短报文终端；

判断所述卫星遥控指令是否为直接指令；

若是，对所述卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制所述星载计算机；

若否，通过异步接口传输所述卫星遥控指令至星载计算机，以用于所述星载计算机执行所述卫星遥控指令。

优选地，在所述判断所述卫星遥控指令是否为直接指令之前，还包括：

对所述卫星遥控指令进行CRC校验；

若所述卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取所述卫星遥控指令的源ID和目的ID，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若确认所述源ID为合法ID，所述目的ID与所述当前卫星ID互相匹配，则进入到所述判断所述卫星遥控指令是否为直接指令的步骤，否则清空所述卫星遥控指令并结束。

优选地，所述星载计算机执行所述卫星遥控指令的具体步骤包括：

若所述星载计算机接收到所述卫星遥控指令，则对所述卫星遥控指令进行CRC校验，否则结束；

若所述卫星遥控指令通过CRC校验，则获取所述当前卫星ID，并获取所述卫星遥控指令的所述源ID和所述目的ID，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若确认所述源ID为合法ID，所述目的ID与所述当前卫星ID互相匹配，则获取所述卫星遥控指令中的明密标识，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若根据所述明密标识确定所述卫星遥控指令为加密指令，则对所述卫星遥控指令中的加密数据区进行解密，并执行解密后的所述卫星遥控指令，否则直接执行所述卫星遥控指令；

清空执行后的所述卫星遥控指令。

为解决上述技术问题，本申请还提供另一种卫星测控方法，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述方法包括：

接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据；其中，所述卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至所述星载北斗短报文终端；

将所述卫星遥测数据传输至测控PC，以用于所述测控PC对所述卫星遥测数据进行处理。

优选地，所述星载计算机生成并通过异步接口传输所述卫星遥测数据至所述星载北斗短报文终端的具体步骤包括：

判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期；

若否，则在预设时间后返回至所述判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期的步骤；

若是，填充组成所述卫星遥测数据的同步码、帧计数、明密标识、密钥编号、源ID和目的ID；

对所述卫星遥测数据进行加密，并填充生成的CRC校验数据；

通过所述异步接口传输所述卫星遥测数据至所述星载北斗短报文终端，并返回至所述判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种卫星测控装置，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述装置包括：

第一接收模块，用于接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，所述卫星遥控指令由测控PC生成并传输至所述地面北斗短报文终端；

判断模块，用于判断所述卫星遥控指令是否为直接指令；若是，触发译码控制模块，若否，触发第一传输模块；

所述译码控制模块，用于对所述卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制所述星载计算机；

所述第一传输模块，用于通过异步接口传输所述卫星遥控指令至星载计算机，以用于所述星载计算机执行所述卫星遥控指令。

为解决上述技术问题，本申请还提供另一种卫星测控装置，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述装置包括：

第二接收模块，用于接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据；其中，所述卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至所述星载北斗短报文终端；

第二传输模块，用于将所述卫星遥测数据传输至测控PC，以用于所述测控PC对所述卫星遥测数据进行处理。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种卫星测控设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的卫星测控方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的卫星测控方法的步骤。

本申请所提供的卫星测控系统，包括星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC。星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，用于通过异步接口接收星载计算机传输的卫星遥测数据，和/或当确认卫星遥控指令为直接指令时，对卫星遥控指令译码并通过直接指令接口控制星载计算机，当确认卫星遥控指令为非直接指令时，通过异步接口发送卫星遥控指令至星载计算机，以执行卫星遥控指令；地面北斗短报文终端与星载北斗短报文终端通信连接，用于接收星载北斗短报文终端发送的卫星遥测数据，和/或发送卫星遥控指令至星载北斗短报文终端；测控PC与地面北斗短报文终端连接，用于接收并处理地面北斗短报文终端传输的卫星遥测数据，和/或生成并发送卫星遥控指令至地面北斗短报文终端。由此可知，上述方案中卫星测控系统无需依赖地面卫星测控站，只需一台连接地面北斗短报文终端的测控PC主机即可实现对卫星的测控功能，节省了卫星测控成本；同时系统采用了北斗短报文的通信方式，进一步节省了卫星通信成本。此外，星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，能够根据卫星遥控指令的类型实现常规的卫星控制以及对星载计算机的控制，具有更高的测控效率。

此外，本申请实施例还提供了卫星测控方法、装置、设备及介质，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供一种卫星测控系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种卫星测控方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的另一种卫星测控方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种卫星测控装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种卫星测控装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种卫星测控设备的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的卫星测控方法在应用场景中的流程图。

其中，10为星载北斗短报文终端，11为地面北斗短报文终端，12为测控PC。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

为实现低成本的卫星测控通信，本申请实施例提供了一种卫星测控系统。图1为本申请实施例提供一种卫星测控系统的示意图。如图1所示，卫星测控系统包括：星载北斗短报文终端10、地面北斗短报文终端11和测控PC12；

星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，用于通过异步接口接收星载计算机传输的卫星遥测数据，和/或当确认卫星遥控指令为直接指令时，对卫星遥控指令译码并通过直接指令接口控制星载计算机，当确认卫星遥控指令为非直接指令时，通过异步接口发送卫星遥控指令至星载计算机以执行卫星遥控指令；

地面北斗短报文终端与星载北斗短报文终端通信连接，用于接收星载北斗短报文终端发送的卫星遥测数据，和/或发送卫星遥控指令至星载北斗短报文终端；

测控PC与地面北斗短报文终端连接，用于接收并处理地面北斗短报文终端传输的卫星遥测数据，和/或生成并发送卫星遥控指令至地面北斗短报文终端。

可以理解的是，卫星测控系统包括星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC。星载北斗短报文终端是卫星(包含综合电子、电源控制与配电单元、高速数传单元、星敏、陀螺、太敏、磁强计、飞轮、推进单元及各载荷单机)上搭载的短报文通信终端，代替了传统的S波段测控应答机，实现了星载北斗短报文终端与地面北斗短报文终端间的双向通信。“短报文”相当于“短信息”，每条短信长度最大2000字节，通信间隔最快为1s，能够满足常规的卫星测控需求。同时，北斗短报文通信具有测控成本低的优势，而且对于通信时长几乎不做限制。

在具体实施中，卫星测控系统的运行过程主要包括地面对卫星的上行遥控指令传输，以及卫星对地面的下行遥测数据传输的双向通信过程。过程中卫星遥控指令与卫星遥测数据均以短报文的形式传输。

具体地，地面对卫星的上行遥控指令传输过程如下：

测控PC生成对卫星的卫星遥控指令，并发送卫星遥控指令至与之连接的地面北斗短报文终端；地面北斗短报文终端与星载北斗短报文终端通信连接，能够发送卫星遥控指令至星载北斗短报文终端；星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，当确认卫星遥控指令为直接指令时，对卫星遥控指令译码并通过直接指令接口控制星载计算机，当确认卫星遥控指令为非直接指令时，通过异步接口将接收到的卫星遥控指令传输至星载计算机；星载计算机能够对卫星遥控指令进行处理和执行。

卫星对地面的下行遥测数据传输过程如下：

星载计算机将卫星遥测数据发送至星载北斗短报文终端，星载北斗短报文终端将卫星遥测数据通过北斗星间链路发送至地面北斗短报文终端；地面北斗短报文终端将卫星遥测数据传输至测控PC；测控PC对卫星遥测数据进行实时显示、存储和处理。

需要注意的是，卫星测控系统在运行过程中可单独执行地面对卫星的上行遥控指令传输过程，也可单独执行卫星对地面的下行遥测数据传输过程，还可同时执行地面对卫星的上行遥控指令传输过程和卫星对地面的下行遥测数据传输过程。在本实施例中，对于卫星测控系统运行中的具体通信方式不做限制，根据具体的实施情况而定。

由于卫星遥控指令可以为OC直接指令，还可为非OC直接指令。其中，OC直接指令能够直接作用于星载计算机，以便于星载计算机出现运行故障时对其进行重启、复位、切机或其他操作；非OC直接指令可交由星载计算机进行处理。因此在具体实施中，星载北斗短报文终端与星载计算机间通过直接指令接口和异步接口连接，用于分别传输OC直接指令和非OC直接指令。若确定卫星遥控指令为直接指令，则对卫星遥控指令进行译码，并将译码后的卫星遥控指令通过直接指令接口传输至星载计算机，实现对星载计算机的直接控制；若确定卫星遥控指令为非直接指令，则通过异步接口将卫星遥控指令传输至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。需要注意的是，在本实施例中，直接指令接口可以为OC直接指令接口，异步接口可以为异步RS422接口、控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)接口、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)或1553B数据总线，根据具体的实施情况而定。进一步地，对于测控PC与地面北斗短报文终端的具体连接方式不做限制，可以通过异步RS422接口或以太网接口连接，根据具体的实施情况而定。

此外，在本实施例中对于卫星中星载北斗短报文终端的数量不做限制，对于地面北斗短报文终端的数量也不做限制，根据具体的实施情况而定。考虑到卫星测控系统的通信冗余，可分别设置星载北斗短报文终端为2个，地面北斗短报文终端的数量也为2个，能够实现当其中一个北斗短报文终端出现故障的情况下，由另一个北斗短报文终端完成卫星测控通信。

本实施例中，卫星测控系统包括星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC。星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，用于通过异步接口接收星载计算机传输的卫星遥测数据，和/或当确认卫星遥控指令为直接指令时，对卫星遥控指令译码并通过直接指令接口控制星载计算机，当确认卫星遥控指令为非直接指令时，通过异步接口发送卫星遥控指令至星载计算机，以执行卫星遥控指令；地面北斗短报文终端与星载北斗短报文终端通信连接，用于接收星载北斗短报文终端发送的卫星遥测数据，和/或发送卫星遥控指令至星载北斗短报文终端；测控PC与地面北斗短报文终端连接，用于接收并处理地面北斗短报文终端传输的卫星遥测数据，和/或生成并发送卫星遥控指令至地面北斗短报文终端。由此可知，上述方案中卫星测控系统无需依赖地面卫星测控站，只需一台连接地面北斗短报文终端的测控PC主机即可实现对卫星的测控功能，节省了卫星测控成本；同时系统采用了北斗短报文的通信方式，进一步节省了卫星通信成本。此外，星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，能够根据卫星遥控指令的类型实现常规的卫星控制以及对星载计算机的控制，具有更高的测控效率。

图2为本申请实施例提供的一种卫星测控方法的流程图。方法应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统。如图2所示，卫星测控方法包括：

S10：接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令。

其中，卫星遥控指令由测控PC生成并传输至地面北斗短报文终端。

S11：判断卫星遥控指令是否为直接指令；若是，进入步骤S12，若否，进入步骤S13。

S12：对卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制星载计算机；

S13：通过异步接口传输卫星遥控指令至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。

可以理解的是，在地面对卫星的上行遥控指令传输过程中，星载北斗短报文终端接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令。其中，卫星遥控指令由测控PC生成并传输至地面北斗短报文终端。

需要注意的是，在本实施例中卫星下行遥测及上行遥控的短报文均采用统一的报文帧格式。

表1

表1为本申请实施例提供的遥测/遥控报文帧结构表。如表1所示，在下行遥测及上行遥控的短报文中的各信息按照表1的顺序依次排列。

具体地，同步码表征对遥测/遥控报文帧的标识，以明确其传输顺序。

源ID表征短报文的来源：对于卫星下行遥测，源ID为卫星ID；对于卫星上行遥控，源ID为测控PC的ID。

目的ID表征短报文的传输终点的信息：对于卫星下行遥测，目的ID为测控PC的ID；对于卫星上行遥控，目的ID为卫星ID。

帧计数表征遥测/遥控报文帧的传输计数标识，其数值范围为0至2²⁴-1。

明密标识表征遥测/遥控报文帧是否加密的标识信息，其中当明密标识为0x55时表示加密，当明密标识为0x00表示不加密。

密匙编号表征遥测/遥控报文帧加密时所选用密匙的编号，其取值为0至63；星载计算机与测控PC均存储了64组默认的密匙，并可以对密匙进行在轨修改。

指令类型表征遥测/遥控报文帧所包含指令的类型，其数值为0x55表示为OC直接指令，其数值为0x00表示非OC直接指令。

加密数据区为存储遥测/遥控数据的数据区域，并能够在此区域对遥测/遥控数据进行加密。其中，若不对遥测/遥控数据加密，则在加密数据区填充N Byte的数据；若对遥测/遥控数据加密，则在加密数据区填充N Byte的数据，并根据密钥编号选取密钥对数据进行加密。需要注意的是，对于OC直接指令不进行加密。此外，由于短报文的最大信息长度为2000字节，且遥测/遥控报文帧中同步码、源ID、目的ID、帧计数、明密标识、密钥编号、指令类型以及CRC校验所占长度分别为4Byte、2Byte、2Byte、3Byte、1Byte、1Byte、1Byte和2Byte，则N为单次发送报文帧最大长度-16。单次遥测/遥控报文帧最大长度为2000Byte。

CRC校验即循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check)校验，是一种数据传输检错功能，通过对数据进行多项式计算得到计算结果，并将得到的结果附在数据帧的后面，能够保证在软件层次上数据传输的正确性和完整性。在本实施例中，CRC校验区域为遥测/遥控报文帧前N+14Byte的数据。

在具体实施中，在得到地面北斗短报文终端发送的具有上述报文帧结构的卫星遥控指令后，判断卫星遥控指令是否为OC直接指令；若是，则对卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制星载计算机；若否，则通过异步接口传输卫星遥控指令至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。需要注意的是，本实施例中对于卫星遥控指令是否加密不做限制，根据具体的实施情况而定。此外，本实施例对于星载计算机执行卫星遥控指令的具体过程不做限制，根据具体的实施情况而定。

本实施例中，卫星测控方法应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；通过接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，卫星遥控指令由测控PC生成并传输至地面北斗短报文终端；传输卫星遥控指令至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。由此可知，上述方案中卫星测控方法应用于卫星测控系统，无需依赖地面卫星测控站，只需一台连接地面北斗短报文终端的测控PC主机即可实现对卫星的测控功能，节省了卫星测控成本；同时系统采用了北斗短报文的通信方式，进一步节省了卫星通信成本。此外，星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，能够根据卫星遥控指令的类型实现常规的卫星控制以及对星载计算机的控制，具有更高的测控效率。

为确保卫星遥控指令的合法性，保证上行通信的安全性，作为一种优选的实施例，在判断卫星遥控指令是否为直接指令之前，还包括：

对卫星遥控指令进行CRC校验；

若卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取卫星遥控指令的源ID和目的ID，否则清空卫星遥控指令并结束；

若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则进入到判断卫星遥控指令是否为直接指令的步骤，否则清空卫星遥控指令并结束。

具体地，首先对卫星遥控指令进行CRC校验，CRC校验区域为卫星遥控指令的短报文中前N+14Byte的数据；若短报文的CRC校验不正确，则清除该卫星遥控指令并结束；若短报文的CRC校验正确，则获取当前卫星ID，并获取卫星遥控指令的源ID和目的ID。进一步判断源ID是否为合法ID，目的ID与当前卫星ID是否互相匹配，即判断生成该卫星遥控指令的测控PC的ID是否合法，同时判断该卫星遥控指令中的设置的目的ID是否与当前卫星的ID一致；若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则进入到判断卫星遥控指令是否为直接指令的步骤，否则清空卫星遥控指令并结束。

本实施例中，在根据卫星遥控指令的类型确定通信接口之前，通过对卫星遥控指令进行CRC校验；若卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取卫星遥控指令的源ID和目的ID，否则清空卫星遥控指令并结束；若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则进入到根据卫星遥控指令的类型确定通信接口的步骤，否则清空卫星遥控指令并结束。实现了对卫星遥控指令的安全校验，保证了卫星测控系统通信的安全性。

在上述实施例中，星载北斗短报文终端在判断卫星遥控指令为非OC直接指令后，通过异步接口将卫星遥控指令传输至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。作为一种优选的实施例，星载计算机执行卫星遥控指令的具体步骤包括：

若星载计算机接收到卫星遥控指令，则对卫星遥控指令进行CRC校验，否则结束；

若卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取卫星遥控指令的源ID和目的ID，否则清空卫星遥控指令并结束；

若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则获取卫星遥控指令中的明密标识，否则清空卫星遥控指令并结束；

若根据明密标识确定卫星遥控指令为加密指令，则对卫星遥控指令中的加密数据区进行解密，并执行解密后的卫星遥控指令，否则直接执行卫星遥控指令；

清空执行后的卫星遥控指令。

具体地，当星载计算机判断接收到星载北斗短报文终端传输的卫星遥控指令后，首先对卫星遥控指令进行CRC校验。若卫星遥控指令未通过CRC校验，则清空卫星遥控指令并结束；若卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取卫星遥控指令的源ID和目的ID，以判断生成该卫星遥控指令的测控PC的ID是否合法，同时判断该卫星遥控指令中的设置的目的ID是否与当前卫星的ID一致；若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则获取卫星遥控指令中的明密标识，否则清空卫星遥控指令并结束。

由于明密标识表征着卫星遥控指令是否被加密，因此，若根据明密标识确定卫星遥控指令为加密指令，则对卫星遥控指令中的加密数据区进行解密，并执行解密后的卫星遥控指令。需要注意的是，对加密数据区进行解密的过程中，需要从卫星遥控指令中获取密钥编号，从而根据密钥编号确定数据在加密是选择了哪组密钥，并根据该密钥对数据进行解密。若根据明密标识确定卫星遥控指令不为加密指令，则直接执行卫星遥控指令。最后清空执行后的卫星遥控指令。

本实施例中，通过若确认源ID为合法ID，目的ID与当前卫星ID互相匹配，则获取卫星遥控指令中的明密标识，否则清空卫星遥控指令并结束；若根据明密标识确定卫星遥控指令为加密指令，则对卫星遥控指令中的加密数据区进行解密，并执行解密后的卫星遥控指令，否则直接执行卫星遥控指令；最后清空执行后的卫星遥控指令，实现了星载计算机对卫星遥控指令的执行。

图3为本申请实施例提供的另一种卫星测控方法的流程图。方法应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统。如图3所示，卫星测控方法包括：

S14：接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据。

其中，卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至星载北斗短报文终端。

S15：将卫星遥测数据传输至测控PC，以用于测控PC对卫星遥测数据进行处理。

可以理解的是，在卫星对地面的下行遥测数据传输过程中，地面北斗短报文终端接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据。其中，卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至星载北斗短报文终端。地面北斗短报文终端将卫星遥测数据传输至测控PC，以用于测控PC对卫星遥测数据进行处理。

需要注意的是，测控PC对卫星遥测数据的处理过程与星载计算机对卫星遥控指令的处理过程相似。具体地，若测控PC接收到卫星遥测数据，则对卫星遥测数据进行CRC校验，否则结束。若卫星遥测数据通过CRC校验，则获取当前测控PC的ID，并获取卫星遥测数据中的源ID和目的ID，否则清空卫星遥测数据并结束。若确认源ID为合法ID，目的ID与当前测控PC的ID互相匹配，即确认生成并发送卫星遥测数据的卫星的ID为合法ID，目的ID与当前测控PC的ID一致，则获取卫星遥测数据中的明密标识，否则清空卫星遥测数据并结束。若根据明密标识确定卫星遥测数据为加密数据，则对卫星遥测数据中的加密数据区进行解密，并处理解密后的卫星遥测数据，否则直接处理卫星遥测数据；最后清空处理后的卫星遥测数据。

此外，本实施例中对于地面北斗短报文终端与测控PC之间的通信接口不做限制，可为异步RS422接口，还可为以太网接口，根据具体的实施情况而定。进一步地，由于星载计算机在生成并传输下行的卫星遥测数据时，可以选择对卫星遥测数据进行加密，也可以选择对卫星遥测数据不进行加密，因此在本实施例中，对于星载计算机生成并通过异步接口传输卫星遥测数据的具体过程不做限制，根据具体的实施情况而定。

本实施例中，卫星测控方法应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；通过接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据。其中，卫星遥测数据由星载计算机生成并传输至星载北斗短报文终端。将卫星遥测数据传输至测控PC，以用于测控PC对卫星遥测数据进行处理。由此可知，上述方案中卫星测控方法应用于卫星测控系统，无需依赖地面卫星测控站，只需一台连接地面北斗短报文终端的测控PC主机即可实现对卫星的测控功能，节省了卫星测控成本；同时系统采用了北斗短报文的通信方式，进一步节省了卫星通信成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，星载计算机生成并通过异步接口传输卫星遥测数据至星载北斗短报文终端的具体步骤包括：

判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期；

若否，则在预设时间后返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤；

若是，填充组成卫星遥测数据的同步码、帧计数、明密标识、密钥编号、源ID和目的ID；

对卫星遥测数据中进行加密，并填充生成的CRC校验数据；

通过异步接口传输卫星遥测数据至星载北斗短报文终端，并返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤。

在具体实施中，由于星载计算机周期性生成并发送卫星遥测数据至星载北斗都短报文终端，因此星载计算机首先要判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期。本实施例中对于下行传输周期不做限制，根据具体的实施情况而定。若判断未达到卫星遥测数据的下行传输周期，则在预设时间后返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤，以进行再次判断；若判断达到卫星遥测数据的下行传输周期，则填充组成卫星遥测数据的同步码、帧计数、明密标识、密钥编号、源ID和目的ID。可以理解的是，卫星遥测数据与卫星遥控指令具有相同的报文帧结构，因此在卫星遥测数据生成时需要填充完整的报文帧结构。需要注意的是，卫星遥测数据中填充的源ID为星载计算机所在卫星的ID，卫星遥测数据中填充的目的ID为地面的测控PC的ID。

进一步地，对生成的卫星遥测数据组包，并填入环形缓冲区。环形缓冲区用于缓存生成的卫星遥测数据。进一步地，从环形缓冲区中读取N Byte的数据进行加密，将加密后的数据填入加密数据区中。其中，N为单次发送报文最大长度-16。进一步计算CRC校验，并填充生成的CRC校验数据，最终生成了完整报文帧结构的卫星遥测数据。将卫星遥测数据通过异步接口发送至星载北斗短报文终端，并返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤，以等待下次的卫星遥测数据的生成和发送。

本实施例中，通过判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期；若否，则在预设时间后返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤；若是，填充组成卫星遥测数据的同步码、帧计数、明密标识、密钥编号、源ID和目的ID；对卫星遥测数据中进行加密，并填充生成的CRC校验数据；通过异步接口传输卫星遥测数据至星载北斗短报文终端，并返回至判断是否达到卫星遥测数据的下行传输周期的步骤，实现了星载计算机生成并通过异步接口传输卫星遥测数据至星载北斗短报文终端的全部过程。

在上述实施例中，对于卫星测控方法进行了详细描述，本申请还提供卫星测控装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件结构的角度。

图4为本申请实施例提供的一种卫星测控装置的结构示意图。装置应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；如图4所示，装置包括：

第一接收模块14，用于接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，卫星遥控指令由测控PC生成并传输至地面北斗短报文终端；

判断模块15，用于判断卫星遥控指令是否为直接指令；若是，触发译码控制模块16，若否，触发第一传输模块17；

译码控制模块16，用于对卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制星载计算机；

第一传输模块17，用于传输卫星遥控指令至星载计算机，以用于星载计算机执行卫星遥控指令。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图5为本申请实施例提供的另一种卫星测控装置的结构示意图。装置应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；如图5所示，装置包括：

第二接收模块18，用于接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据；其中，卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至星载北斗短报文终端；

第二传输模块19，用于将卫星遥测数据传输至测控PC，以用于测控PC对卫星遥测数据进行处理。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图6为本申请实施例提供的一种卫星测控设备的结构示意图，如图6所示，卫星测控设备包括：

存储器20，用于存储计算机程序。

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的卫星测控方法的步骤。

本实施例提供的卫星测控设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的卫星测控方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于卫星测控方法涉及到的数据。

在一些实施例中，卫星测控设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对卫星测控设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

为了使本领域的技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图7对上述本申请作进一步的详细说明。图7为本申请实施例提供的卫星测控方法在应用场景中的流程图。应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统。如图7所示，该方法包括：

S16：星载计算机周期性生成并发送卫星遥测数据至星载北斗短报文终端；

S17：星载北斗短报文终端将卫星遥测数据发送至地面北斗短报文终端；

S18：地面北斗短报文终端将卫星遥测数据通过异步接口发送至测控PC；

S19：测控PC对卫星遥测数据进行处理；

S20：测控PC通过异步接口将生成的卫星遥控指令发送至地面北斗短报文终端；

S21：地面北斗短报文终端将卫星遥控指令发送至星载北斗短报文终端；

S22：星载北斗短报文终端判断卫星遥控指令的类型，以确定对应的通信接口；

S23：星载北斗短报文终端根据通信接口发送卫星遥控指令至星载计算机；

S24：星载计算机执行卫星遥控指令。

该应用场景具体为：在进行下行卫星遥测数据传输过程中，星载计算机周期性将卫星遥测数据通过异步接口(异步RS422接口)发送给星载北斗短报文终端，星载北斗短报文终端将其发送至地面北斗短报文终端。地面北斗短报文终端接收到卫星遥测数据的报文后通过异步接口转发给测控PC；测控PC对卫星遥测数据进行解析、显示、存储及转发等处理。

在进行上行卫星遥控指令传输过程中，测控PC机生成卫星遥控指令，通过异步接口转发给地面北斗短报文终端；地面北斗短报文终端将卫星遥控指令发送至星载北斗短报文终端；星载北斗短报文终端接收到卫星遥控指令的报文后首先对报文进行校验，校验通过后若判断指令类型为直接指令，则通过直接指令接口输出OC直接指令到星载计算机，否则将报文通过异步接口转发给星载计算机，由星载计算机对报文进行解密及ID判断后执行，从而实现对卫星的控制。

以上对本申请所提供的一种卫星测控系统、方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如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。

Claims (10)

1.一种卫星测控系统，其特征在于，包括：星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC；

所述星载北斗短报文终端与星载计算机通过直接指令接口和异步接口连接，用于通过所述异步接口接收所述星载计算机传输的卫星遥测数据，和/或当确认卫星遥控指令为直接指令时，对所述卫星遥控指令译码并通过所述直接指令接口控制所述星载计算机，当确认所述卫星遥控指令为非直接指令时，通过所述异步接口发送所述卫星遥控指令至所述星载计算机，以执行所述卫星遥控指令；

所述地面北斗短报文终端与所述星载北斗短报文终端通信连接，用于接收所述星载北斗短报文终端发送的所述卫星遥测数据，和/或发送所述卫星遥控指令至所述星载北斗短报文终端；

所述测控PC与所述地面北斗短报文终端连接，用于接收并处理所述地面北斗短报文终端传输的所述卫星遥测数据，和/或生成并发送所述卫星遥控指令至所述地面北斗短报文终端。

2.一种卫星测控方法，其特征在于，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述方法包括：

接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，所述卫星遥控指令由测控PC生成并传输至所述地面北斗短报文终端；

判断所述卫星遥控指令是否为直接指令；

若是，对所述卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制所述星载计算机；

若否，通过异步接口传输所述卫星遥控指令至星载计算机，以用于所述星载计算机执行所述卫星遥控指令。

3.根据权利要求2所述的卫星测控方法，其特征在于，在所述判断所述卫星遥控指令是否为直接指令之前，还包括：

对所述卫星遥控指令进行CRC校验；

若所述卫星遥控指令通过CRC校验，则获取当前卫星ID，并获取所述卫星遥控指令的源ID和目的ID，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若确认所述源ID为合法ID，所述目的ID与所述当前卫星ID互相匹配，则进入到所述判断所述卫星遥控指令是否为直接指令的步骤，否则清空所述卫星遥控指令并结束。

4.根据权利要求3所述的卫星测控方法，其特征在于，所述星载计算机执行所述卫星遥控指令的具体步骤包括：

若所述星载计算机接收到所述卫星遥控指令，则对所述卫星遥控指令进行CRC校验，否则结束；

若所述卫星遥控指令通过CRC校验，则获取所述当前卫星ID，并获取所述卫星遥控指令的所述源ID和所述目的ID，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若确认所述源ID为合法ID，所述目的ID与所述当前卫星ID互相匹配，则获取所述卫星遥控指令中的明密标识，否则清空所述卫星遥控指令并结束；

若根据所述明密标识确定所述卫星遥控指令为加密指令，则对所述卫星遥控指令中的加密数据区进行解密，并执行解密后的所述卫星遥控指令，否则直接执行所述卫星遥控指令；

清空执行后的所述卫星遥控指令。

5.一种卫星测控方法，其特征在于，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述方法包括：

接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据；其中，所述卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至所述星载北斗短报文终端；

将所述卫星遥测数据传输至测控PC，以用于所述测控PC对所述卫星遥测数据进行处理。

6.根据权利要求5所述的卫星测控方法，其特征在于，所述星载计算机生成并通过所述异步接口传输所述卫星遥测数据至所述星载北斗短报文终端的具体步骤包括：

判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期；

若否，则在预设时间后返回至所述判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期的步骤；

若是，填充组成所述卫星遥测数据的同步码、帧计数、明密标识、密钥编号、源ID和目的ID；

对所述卫星遥测数据进行加密，并填充生成的CRC校验数据；

通过所述异步接口传输所述卫星遥测数据至所述星载北斗短报文终端，并返回至所述判断是否达到所述卫星遥测数据的下行传输周期的步骤。

7.一种卫星测控装置，其特征在于，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述装置包括：

第一接收模块，用于接收地面北斗短报文终端发送的卫星遥控指令；其中，所述卫星遥控指令由测控PC生成并传输至所述地面北斗短报文终端；

判断模块，用于判断所述卫星遥控指令是否为直接指令；若是，触发译码控制模块，若否，触发第一传输模块；

所述译码控制模块，用于对所述卫星遥控指令译码，并通过直接指令接口控制所述星载计算机；

所述第一传输模块，用于通过异步接口传输所述卫星遥控指令至星载计算机，以用于所述星载计算机执行所述卫星遥控指令。

8.一种卫星测控装置，其特征在于，应用于包含星载北斗短报文终端、地面北斗短报文终端和测控PC的卫星测控系统；所述装置包括：

第二接收模块，用于接收星载北斗短报文终端传输的卫星遥测数据；其中，所述卫星遥测数据由星载计算机生成并通过异步接口传输至所述星载北斗短报文终端；

第二传输模块，用于将所述卫星遥测数据传输至测控PC，以用于所述测控PC对所述卫星遥测数据进行处理。

9.一种卫星测控设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求2至6任一项所述的卫星测控方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2至6任一项所述的卫星测控方法的步骤。

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