CN115765831A - 同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统及方法，属于卫星通信领域，包括机载卫通设备、同轨双星、地面卫通车、高通量卫星信关站和无人机指挥控制站；所述机载卫通设备包含卫通天线、射频信道及收发组合；所述同轨双星包括宽波束卫星和多点波束高通量卫星。本发明综合利用了传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统的优势，既满足了不同业务传输需求，又支持一站多机应用，灵活度高、适应性强等，同时还具有成本低，性能好的优势，可广泛应用于无人机、动中通、驻停通和固定站。

Description

同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机卫星通信领域，更为具体的，涉及同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统及方法。

背景技术

无人机在现代战争中的作用及地位日益凸显，世界各国对无人机的研制都愈加重视，形成了大型、中型、小型，高空、中空、低空，高超声速、高速、低速，长航时、近程，侦察、攻击等多层面、多梯次的无人机系统装备体系。在民用方面，无人机可在应急救灾、远程救援等应用场景下为普通手机用户提供应急接入。同时，还可用于农林植保、电力巡线、石油管道巡检、国土测绘、海洋监测、气象探测、人工降雨、航空遥感、抢险救灾、环保监测、森林防火、警用巡逻、交通监控、物流快递、医疗救护、地质勘探、海洋遥感、新闻报道、野生动物保护等多种场合。

卫星通信系统具有覆盖范围广、通信距离远、传输质量好、部署迅速、组网方便、不受地理环境条件限制等特点。无人机执行中远程作战任务时，要实现超视距遥控、遥测和信息传输，通过卫星中继是最佳手段。无人机卫星通信系统可将无人机指挥控制站对无人机的控制指令传送至无人机，并将无人机获取的任务数据及遥测数据发送回地面。目前，无人机卫星通信系统具有以下三种形式：

第一种是传统宽波束卫星通信系统。无人机和地面卫通站均使用宽波束通信卫星，通过卫星透明转发，实现遥控指令、遥测参数和任务数据实时传输。该系统部署快捷、应用方便，是目前无人机卫星通信系统最常用的方式。不足之处在于卫星采用宽波束广域覆盖，天线增益小，信息传输速率较低(典型传输速率为2Mbps～8Mbps)。为了实现8Mbps通信速率，需要无人机使用口径0.8m左右的机载卫通天线和发射功率不低于80W的功放设备，装机代价大；地面卫通站需要使用大口径天线(一般4.5m或者更大)，设备成本高。另一方面，由于卫星转发器带宽资源有限，频谱资源紧张，不支持大量无人机同时使用(按照单架无人机返向信息传输速率8Mbps考虑，一路带宽36MHz的转发器能支持3架无人机，单星约能支持30架无人机)。随着无人机数量逐渐增多，应用场景越来越广泛，传统宽波束通信卫星资源紧张的矛盾将日益突出。

第二种是多点波束高通量卫星通信系统。无人机使用多点波束高通量通信卫星，通过卫星透明转发，实现遥控指令、遥测参数和任务数据实时传输。多点波束高通量通信卫星采用大口径多馈源天线，在地面形成多个面积较小的蜂窝点波束，提高天线增益，支持较高信息传输速率(典型传输速率为20Mbps～60Mbps)、降低设备装机代价；多点波束高通量通信卫星通过频率复用、极化复用等手段，提高系统用户容量，可较好满足无人机日益增长的应用需求(按照单架无人机返向信息传输速率8Mbps考虑，1个点波束能支持2～6架无人机，单星约能支持200架无人机)。但是，多点波束高通量卫星通信系统由信关站统一进行信号的发送和接收，通信时延较大。无人机飞行过程中，跨过不同点波束时需要进行波束切换(包括收发频率切换和天线极化方式)，链路会短时中断，影响遥控指令和关键任务数据的传输质量。

第三种是双卫通系统。无人机采用两套独立的机载卫通设备，两套设备同时工作，分别使用传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统。这种应用方式综合了两种系统各自的优势，但两套机载卫通设备大幅增加了装机代价(尺寸、重量、功耗和成本)，不具备普遍适用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统及方法，综合利用了传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统的优势，既满足了不同业务传输需求，又支持一站多机应用，灵活度高、适应性强等，同时还具有成本低，性能好的优势，可广泛应用于无人机、动中通、驻停通和固定站。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，包括：

机载卫通设备、同轨双星、地面卫通车、高通量卫星信关站和无人机指挥控制站；所述机载卫通设备包含卫通天线、射频信道及收发组合；所述同轨双星包括宽波束卫星和多点波束高通量卫星；

机载卫通设备中的卫通天线指向同轨双星，与两颗通信卫星同时建立通信链路；卫通天线分别发射和接收两路载波；机载卫通设备中的射频信道同时对两路发射载波进行上变频和放大处理，同时对两路接收载波进行低噪声放大和下变频处理；机载卫通设备中的收发组合根据不同业务对通信时延、传输速率以及链路可用度的要求，根据指挥控制站的相关指令，将遥测参数和任务数据分类管理，不同传输需求的业务通过不同的卫星通信系统进行传输；收发组合同时对两路发送数据进行组帧、编码和调制，形成两路发射中频载波，其中一路中频载波的工作参数可动态调整；对两路接收信号进行解调、译码和解帧；

同轨双星完成信号透明转发，传统宽波束卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与地面卫通车之间透明转发，多点波束高通量卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与高通量卫星信关站之间，以及高通量卫星信关站与地面卫通车之间透明转发；

地面卫通车通过两套卫通设备分别使用传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星，接收传统宽波束卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出遥测参数和前视视频送给无人机指挥控制站；接收多点波束高通量卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出大容量任务数据，送给指挥控制站；同时，将指挥控制站产生的遥控指令进行组帧、编码、调试和上变频、放大处理后，通过传统宽波束卫星转发给机载卫通设备；

指挥控制站根据任务需求，产生遥控指令，并对回传的遥测参数和任务数据进行显示处理。

进一步地，卫通天线分别发射和接收的两路载波包括两路发射载波和两路接收载波，两路发射载波和两路接收载波之间频点或者极化不同。

进一步地，所述指挥控制站包括无人机指挥控制站。

进一步地，所述机载卫通设备包括无人机机载卫通设备。

一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，基于如上任一项所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，包括：

步骤1：执行任务前，用户申请卫星资源；

步骤2：根据申请的卫星资源，设置机载卫通设备和地面卫通车的工作参数；

步骤3：机载卫通天线接收地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；地面卫通天线根据地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；通过宽波束卫星，机载卫通设备与地面卫通车建立双向通信链路；通过多点波束高通量卫星，机载卫通设备与卫星信关站建立双向通信链路，地面卫通车与卫星信关站建立双向通信链路；

步骤4：机载卫通设备、地面卫通车和卫星信关站判断各自的接收链路是否正常；如果链路建立或数据接收异常，则采取人工干预措施重新建链；

步骤5：前向信息传输：指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车，地面卫通车完成组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至机载卫通设备；机载卫通设备进行接收处理，恢复出遥控数据帧，上报给航电设备；

步骤6：返向信息传输：航电设备将遥测参数通过数据总线发送给机载卫通设备；任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备。

进一步地，在步骤6中，所述任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备，具体包括步骤：根据数据类型不同，传输路径有如下两条：

第一条传输路径：机载卫通设备根据预先设置的处理策略或者根据指挥控制站的遥控指令，将遥测参数和和时敏任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出遥测参数和时敏任务数据，再发送给指挥控制站；

第二条传输路径：机载卫通设备将除时敏任务数据以外的其它任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至卫星信关站；卫星信关站进行接收处理后，恢复出任务数据，然后重新组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出任务数据，再发给指挥控制站。

进一步地，在步骤6之后，还包括：

步骤7：多点波束高通量通信卫星采用蜂窝波束对地覆盖，无人机跨卫星波束飞行时，卫星信关站根据接收的返向链路信噪比以及无人机回传的地理位置信息，判断是否需要进行波束切换，切换内容包括收发频点和天线极化方式等；若是，则通过前向链路发出波束切换指令；若否，则保持原状态运行；该信息流程为卫星信关站→多点波束高通量通信卫星→机载卫通设备。

进一步地，在步骤4中，所述采取人工干预措施重新建链具体为通过人工干预，给机载卫通设备、地面卫通车重新注入工作参数，重新建立双向链路。

进一步地，在步骤5中，指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车的方式为通过光纤完成。

进一步地，该同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，能够应用于无人机、动中通、驻停通和固定站场景。

本发明的有益效果包括：

本发明技术方案综合利用了传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统的优势，既满足了不同业务传输需求，又支持一站多机应用，灵活度高、适应性强。

本发明技术方案仅需一套硬件设备即可实现同轨双星同时应用。与双卫通系统相比，减少1套卫通天线、射频信道和收发组合，减少了设备数量、尺寸、重量、功耗和成本，性价比高，有利于在机载、车载、船载等各类平台安装使用。

本发明技术方案有利于机载设备小型化和低功耗设计，方便解决天线过顶问题，降低了传统宽波束卫星通信系统传输速率要求，也有利于减小地面卫通天线小型化设计，降低工程实现代价。

本发明技术方案支持扩频传输，具备较强抗干扰、抗截获能力，支持点波束切换和卫星信关站切换，支持ACM等功能，可提高带宽利用率，可根据技术发展进行升级。

本发明技术方案可广泛应用于无人机、动中通、驻停通和固定站。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中同轨双星系统链路图；

图2为本发明实施例中同轨双星系统工作流程图。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

鉴于背景技术中无人机卫星通信系统的现状，本发明的发明人进行创造性分析思考后认为：传统宽波束卫星通信系统前向链路采用直接序列扩频传输手段，提高前向遥控链路的抗干扰、抗截获和反控制能力，确保无人机平台飞行安全。返向链路传输数据量较小但对通信时延比较敏感的遥测参数和部分任务数据(如前视视频等)，确保关键任务数据实时传输。传统多点波束高通量卫星通信系统采用多点波束覆盖、频率/极化复用等措施提高链路传输能力和系统用户容量。前向链路传输工作参数、波束切换等控制指令，确保机载卫通设备可根据传输需求、带宽资源和信道环境动态调整工作参数，实现资源最大化利用以及跨波束时完成频点和极化切换。返向链路采用自适应编码调制(ACM)技术提高频谱利用率，传输大容量任务数据，传输速率根据信道环境、转发器带宽等外部因素动态可调。

针对目前无人机卫星通信系统所存在的问题，本发明的发明人进行进一步创造性思考后，根据无人机遥控指令、遥测参数以及不同类型任务数据的传输需求，提出了一种同轨双星覆盖下的无人机一站双星卫星通信系统，即利用一套机载卫通设备同时使用传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统实现遥控指令、遥测参数和任务数据的实时传输。本发明技术方案所指的同轨双星，如亚太6C和亚太6D，分别为传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星。

本发明技术方案提出的无人机一站双星卫星通信系统，综合利用了传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统的优势，仅需一套硬件设备即可实现同轨双星的同时应用，既满足了不同业务传输需求，又支持一站多机应用，灵活度高、适应性强，同时相比现有技术还减少了设备数量、尺寸、重量、功耗和成本，降低了工程实现代价。

在进一步的发明构思中，如图1所示，本发明技术方案提供的一种同轨双星覆盖下的无人机一站双星卫星通信系统，包括机载卫通设备、同轨双星(传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星)、地面卫通车、高通量卫星信关站和无人机指挥控制站，其中，机载卫通设备包含卫通天线、射频信道及收发组合。

首先，机载卫通设备中的卫通天线指向同轨双星，与两颗通信卫星同时建立通信链路；卫通天线分别发射和接收2路载波(2路发射载波和2路接收载波之间频点或者极化不同)；机载卫通设备中的射频信道同时对2路发射载波进行上变频和放大处理，同时对2路接收载波进行低噪声放大和下变频处理；机载卫通设备中的收发组合根据不同业务对通信时延、传输速率以及链路可用度的要求，根据无人机指挥控制站的相关指令，将遥测参数和任务数据分类管理，不同传输需求的业务通过不同的卫星通信系统进行传输；收发组合同时对2路发送数据进行组帧、编码和调制，形成2路发射中频载波，其中1路中频载波的工作参数可动态调整；对2路接收信号进行解调、译码和解帧；

其次，同轨双星完成信号透明转发，传统宽波束卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与地面卫通车之间透明转发，多点波束高通量卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与高通量卫星信关站之间，以及高通量卫星信关站与地面卫通车之间透明转发；

然后，地面卫通车通过2套卫通设备分别使用传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星，接收传统宽波束卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出遥测参数和前视视频送给无人机指挥控制站；接收多点波束高通量卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出大容量任务数据，送给无人机指挥控制站；同时，将无人机指挥控制站产生的遥控指令进行组帧、编码、调试和上变频、放大处理后，通过传统宽波束卫星转发给机载卫通设备；

最后，无人机指挥控制站根据任务需求，产生无人机遥控指令，并对无人机回传的遥测参数和任务数据进行显示处理。

在进一步的发明构思中，如图2所示，本发明技术方案还提供一种同轨双星覆盖下的无人机一站双星卫星通信方法，即同轨双星覆盖下的无人机一站双星卫星通信系统的工作流程，具体包括如下步骤：

步骤1：执行任务前，用户向卫星公司申请卫星资源，获取使用频率、带宽等信息；

步骤2：根据申请的卫星资源，设置机载卫通设备和地面卫通车收发工作频点、符号速率、调制编码方式等工作参数；

步骤3：无人机机载卫通天线接收飞机平台地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星。地面卫通天线根据地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星。通过传统宽波束卫星，机载卫通设备与地面卫通车建立双向通信链路；通过多点波束高通量卫星，机载卫通设备与卫星信关站建立双向通信链路，地面卫通车与卫星信关站建立双向通信链路；

步骤4：机载卫通设备、地面卫通车和卫星信关站判断各自的接收链路是否正常。如果链路建立或数据接收异常，则采取人工干预措施重新建链，即通过人工干预，给机载卫通设备、地面卫通车重新注入工作参数，重新建立双向链路；

步骤5：前向信息传输：无人机指挥控制站将遥控指令通过光纤发送给地面卫通车，地面卫通车完成组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给传统宽波束卫星，由传统宽波束卫星中继转发，发送至机载卫通设备。机载卫通设备进行接收处理，恢复出遥控数据帧，上报给无人机任务管理计算机、飞控计算机等航电设备。前向信息流程为无人机指挥控制站→地面卫通车→传统宽波束卫星→机载卫通设备→任务管理计算机/飞控计算机；

步骤6：返向信息传输：任务管理计算机、飞控计算机将遥测参数通过机上RS422、1553B等数据总线发送给机载卫通设备；前视摄像头、雷达、红外等任务载荷将获得的任务数据通过1394B、以太网等数据接口发送给机载卫通设备。根据数据类型不同，传输路径有如下两条：

1)第一条传输路径：机载卫通设备根据预先设置的处理策略或者根据无人机指挥控制站的遥控指令，将遥测参数和和时敏任务数据(如前视视频)进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给传统宽波束卫星，由传统宽波束卫星中继转发，发送至地面卫通车。地面卫通车进行接收处理，恢复出遥测参数和时敏任务数据，通过光纤发送给无人机指挥控制站。该返向信息流程为无人机(任务载荷、任务管理计算机、飞控计算机)→机载卫通设备→传统宽波束通信卫星→地面卫通车→无人机指挥控制站；

2)第二条传输路径：机载卫通设备将除时敏任务数据以外的其它任务数据(SAR图像、红外图像等)进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至卫星信关站；卫星信关站进行接收处理后，恢复出任务数据，然后重新组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出任务数据，通过光纤发给无人机指挥控制站。该返向信息流程为无人机(雷达、红外等任务载荷)→机载卫通设备→多点波束高通量通信卫星→卫星信关站→多点波束高通量通信卫星→地面卫通车→无人机指挥控制站。

步骤7：多点波束高通量通信卫星采用蜂窝波束对地覆盖，无人机跨卫星波束飞行时，卫星信关站根据接收的返向链路信噪比以及无人机回传的地理位置信息，判断是否需要进行波束切换，切换内容包括收发频点和天线极化方式等。若是，则通过前向链路发出波束切换指令；若否，则保持原状态运行。该信息流程为卫星信关站→多点波束高通量通信卫星→机载卫通设备。

本发明技术方案相比于现有技术，具有如下有益效果：

需要说明的是，同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统可广泛应用于动中通、驻停通和固定站。由于无人机应用需求相对最为迫切，本发明技术方案以无人机应用展开说明。

本发明技术方案根据通信时延、信道带宽以及链路可用度等要求，将不同类型任务数据进行分类传输，使时敏业务通信时延小且传输不中断，大容量业务通过高速率传输信道实现宽带传输、确保传输质量，重要业务双路信道备份传输，不同业务的传输通道可实时调整。上述设计综合利用了传统宽波束卫星通信系统和多点波束高通量卫星通信系统的优势，既满足了不同业务传输需求，又支持一站多机应用，灵活度高、适应性强。

本发明技术方案中，卫通天线、射频信道和收发组合同时完成收、发各2路载波处理，仅需一套硬件设备即可实现同轨双星同时应用。与双卫通系统相比，减少1套卫通天线、射频信道和收发组合，减少了设备数量、尺寸、重量、功耗和成本，性价比高，有利于在机载、车载、船载等各类平台安装使用。

本发明技术方案将任务数据分两路通道传输。其中，大容量任务数据通过多点波束高通量卫星通信系统传输，多点波束高通量卫星接收能力强，有利于机载设备小型化和低功耗设计，可根据需要选择机械伺服天线、二维电扫相控阵天线、平板缝隙阵列天线等多种天线形式，方便解决天线过顶问题。另一方面，两路通道同时传输，降低了传统宽波束卫星通信系统传输速率要求，也有利于减小地面卫通天线小型化设计，降低工程实现代价。

本发明技术方案机载卫通设备中的收发组合具备2套基带处理能力，1套为传统宽波束卫通基带，支持扩频传输，具备较强抗干扰、抗截获能力；1套为多点波束高通量卫通基带，支持点波束切换和卫星信关站切换，支持ACM等功能，可提高带宽利用率。两套基带处理系统相互独立，可根据技术发展进行升级。

需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。

实施例1

一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，包括：

机载卫通设备、同轨双星、地面卫通车、高通量卫星信关站和无人机指挥控制站；所述机载卫通设备包含卫通天线、射频信道及收发组合；所述同轨双星包括宽波束卫星和多点波束高通量卫星；

机载卫通设备中的卫通天线指向同轨双星，与两颗通信卫星同时建立通信链路；卫通天线分别发射和接收两路载波；机载卫通设备中的射频信道同时对两路发射载波进行上变频和放大处理，同时对两路接收载波进行低噪声放大和下变频处理；机载卫通设备中的收发组合根据不同业务对通信时延、传输速率以及链路可用度的要求，根据指挥控制站的相关指令，将遥测参数和任务数据分类管理，不同传输需求的业务通过不同的卫星通信系统进行传输；收发组合同时对两路发送数据进行组帧、编码和调制，形成两路发射中频载波，其中一路中频载波的工作参数可动态调整；对两路接收信号进行解调、译码和解帧；

同轨双星完成信号透明转发，传统宽波束卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与地面卫通车之间透明转发，多点波束高通量卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与高通量卫星信关站之间，以及高通量卫星信关站与地面卫通车之间透明转发；

地面卫通车通过两套卫通设备分别使用传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星，接收传统宽波束卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出遥测参数和前视视频送给无人机指挥控制站；接收多点波束高通量卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出大容量任务数据，送给指挥控制站；同时，将指挥控制站产生的遥控指令进行组帧、编码、调试和上变频、放大处理后，通过传统宽波束卫星转发给机载卫通设备；

指挥控制站根据任务需求，产生遥控指令，并对回传的遥测参数和任务数据进行显示处理。

实施例2

在实施例1的基础上，卫通天线分别发射和接收的两路载波包括两路发射载波和两路接收载波，两路发射载波和两路接收载波之间频点或者极化不同。

实施例3

在实施例1的基础上，所述指挥控制站包括无人机指挥控制站。

实施例4

在实施例1的基础上，所述机载卫通设备包括无人机机载卫通设备。

实施例5

一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，基于如实施例1～实施例4任一项所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，包括：

步骤1：执行任务前，用户申请卫星资源；

步骤2：根据申请的卫星资源，设置机载卫通设备和地面卫通车的工作参数；

步骤3：机载卫通天线接收地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；地面卫通天线根据地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；通过宽波束卫星，机载卫通设备与地面卫通车建立双向通信链路；通过多点波束高通量卫星，机载卫通设备与卫星信关站建立双向通信链路，地面卫通车与卫星信关站建立双向通信链路；

步骤4：机载卫通设备、地面卫通车和卫星信关站判断各自的接收链路是否正常；如果链路建立或数据接收异常，则采取人工干预措施重新建链；

步骤5：前向信息传输：指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车，地面卫通车完成组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至机载卫通设备；机载卫通设备进行接收处理，恢复出遥控数据帧，上报给航电设备；

步骤6：返向信息传输：航电设备将遥测参数通过数据总线发送给机载卫通设备；任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备。

实施例6

在实施例5的基础上，在步骤6中，所述任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备，具体包括步骤：根据数据类型不同，传输路径有如下两条：

第一条传输路径：机载卫通设备根据预先设置的处理策略或者根据指挥控制站的遥控指令，将遥测参数和和时敏任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出遥测参数和时敏任务数据，再发送给指挥控制站；

第二条传输路径：机载卫通设备将除时敏任务数据以外的其它任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至卫星信关站；卫星信关站进行接收处理后，恢复出任务数据，然后重新组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出任务数据，再发给指挥控制站。

实施例7

在实施例5的基础上，在步骤6之后，还包括：

步骤7：多点波束高通量通信卫星采用蜂窝波束对地覆盖，无人机跨卫星波束飞行时，卫星信关站根据接收的返向链路信噪比以及无人机回传的地理位置信息，判断是否需要进行波束切换，切换内容包括收发频点和天线极化方式等；若是，则通过前向链路发出波束切换指令；若否，则保持原状态运行；该信息流程为卫星信关站→多点波束高通量通信卫星→机载卫通设备。

实施例8

在实施例5的基础上，在步骤4中，所述采取人工干预措施重新建链具体为通过人工干预，给机载卫通设备、地面卫通车重新注入工作参数，重新建立双向链路。

实施例9

在实施例5的基础上，在步骤5中，指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车的方式为通过光纤完成。

实施例10

在实施例5的基础上，该同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，能够应用于无人机、动中通、驻停通和固定站场景。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。

作为另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，其特征在于，包括：

机载卫通设备、同轨双星、地面卫通车、高通量卫星信关站和无人机指挥控制站；所述机载卫通设备包含卫通天线、射频信道及收发组合；所述同轨双星包括宽波束卫星和多点波束高通量卫星；

机载卫通设备中的卫通天线指向同轨双星，与两颗通信卫星同时建立通信链路；卫通天线分别发射和接收两路载波；机载卫通设备中的射频信道同时对两路发射载波进行上变频和放大处理，同时对两路接收载波进行低噪声放大和下变频处理；机载卫通设备中的收发组合根据不同业务对通信时延、传输速率以及链路可用度的要求，根据指挥控制站的相关指令，将遥测参数和任务数据分类管理，不同传输需求的业务通过不同的卫星通信系统进行传输；收发组合同时对两路发送数据进行组帧、编码和调制，形成两路发射中频载波，其中一路中频载波的工作参数可动态调整；对两路接收信号进行解调、译码和解帧；

同轨双星完成信号透明转发，传统宽波束卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与地面卫通车之间透明转发，多点波束高通量卫星将卫星通信信号在机载卫通设备与高通量卫星信关站之间，以及高通量卫星信关站与地面卫通车之间透明转发；

地面卫通车通过两套卫通设备分别使用传统宽波束卫星和多点波束高通量卫星，接收传统宽波束卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出遥测参数和前视视频送给无人机指挥控制站；接收多点波束高通量卫星转发的信号，完成放大、下变频以及解调、译码和解帧处理，恢复出大容量任务数据，送给指挥控制站；同时，将指挥控制站产生的遥控指令进行组帧、编码、调试和上变频、放大处理后，通过传统宽波束卫星转发给机载卫通设备；

指挥控制站根据任务需求，产生遥控指令，并对回传的遥测参数和任务数据进行显示处理。

2.根据权利要求1所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，其特征在于，卫通天线分别发射和接收的两路载波包括两路发射载波和两路接收载波，两路发射载波和两路接收载波之间频点或者极化不同。

3.根据权利要求1所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，其特征在于，所述指挥控制站包括无人机指挥控制站。

4.根据权利要求1所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，其特征在于，所述机载卫通设备包括无人机机载卫通设备。

5.一种同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，基于如权利要求1～4任一项所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信系统，包括：

步骤1：执行任务前，用户申请卫星资源；

步骤2：根据申请的卫星资源，设置机载卫通设备和地面卫通车的工作参数；

步骤3：机载卫通天线接收地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；地面卫通天线根据地理位置信息，结合注入的同轨双星定点位置，采用程序跟踪和自跟踪相结合的方式对准指向卫星；通过宽波束卫星，机载卫通设备与地面卫通车建立双向通信链路；通过多点波束高通量卫星，机载卫通设备与卫星信关站建立双向通信链路，地面卫通车与卫星信关站建立双向通信链路；

步骤4：机载卫通设备、地面卫通车和卫星信关站判断各自的接收链路是否正常；如果链路建立或数据接收异常，则采取人工干预措施重新建链；

步骤5：前向信息传输：指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车，地面卫通车完成组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至机载卫通设备；机载卫通设备进行接收处理，恢复出遥控数据帧，上报给航电设备；

步骤6：返向信息传输：航电设备将遥测参数通过数据总线发送给机载卫通设备；任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备。

6.根据权利要求5所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，在步骤6中，所述任务载荷将获得的任务数据通过数据接口发送给机载卫通设备，具体包括步骤：根据数据类型不同，传输路径有如下两条：

第一条传输路径：机载卫通设备根据预先设置的处理策略或者根据指挥控制站的遥控指令，将遥测参数和和时敏任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给宽波束卫星，由宽波束卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出遥测参数和时敏任务数据，再发送给指挥控制站；

第二条传输路径：机载卫通设备将除时敏任务数据以外的其它任务数据进行组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至卫星信关站；卫星信关站进行接收处理后，恢复出任务数据，然后重新组帧、编码、调制和上变频、放大处理后，形成射频信号发送给多点波束高通量通信卫星，由多点波束高通量通信卫星中继转发，发送至地面卫通车；地面卫通车进行接收处理，恢复出任务数据，再发给指挥控制站。

7.根据权利要求5所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，在步骤6之后，还包括：

步骤7：多点波束高通量通信卫星采用蜂窝波束对地覆盖，无人机跨卫星波束飞行时，卫星信关站根据接收的返向链路信噪比以及无人机回传的地理位置信息，判断是否需要进行波束切换，切换内容包括收发频点和天线极化方式等；若是，则通过前向链路发出波束切换指令；若否，则保持原状态运行；该信息流程为卫星信关站→多点波束高通量通信卫星→机载卫通设备。

8.根据权利要求5所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，在步骤4中，所述采取人工干预措施重新建链具体为通过人工干预，给机载卫通设备、地面卫通车重新注入工作参数，重新建立双向链路。

9.根据权利要求5所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，在步骤5中，指挥控制站将遥控指令发送给地面卫通车的方式为通过光纤完成。

10.根据权利要求5所述的同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，其特征在于，该同轨双星覆盖下的一站双星卫星通信方法，能够应用于无人机、动中通、驻停通和固定站场景。

Images