CN115776324A - 基于低轨卫星网络的飞行器测控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统。该飞行器测控系统包括：飞行器，被配置成生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络，以及接收低轨卫星网络转发的前向信息；低轨卫星网络，与飞行器通信，被配置成处理并发送返向信息至信关站，以及处理并发送前向信息至飞行器；信关站，与低轨卫星网络通信，被配置成处理并发送返向信息至测控台，以及处理并发送前向信息至低轨卫星网络；测控台，与信关站通信，被配置成接收返向信息，以及生成并发送前向信息至信关站。本申请基于低轨卫星网络实现对多个飞行器的测控，能够在有效提高通信速率的同时，降低信息传输延时，并扩大测控的覆盖区域。

Description

基于低轨卫星网络的飞行器测控系统

技术领域

本申请涉及飞行器测控技术领域，具体地涉及一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统。

背景技术

飞行器是在大气层内或大气层外空间飞行的器械。通过飞行器能够采集大气层内或大气层外空间中的数据，从而满足探索大气层内或大气层外空间的需求。目前飞行器天基测控主要基于数据中继卫星。数据中继卫星是我国的跟踪与数据中继卫星，能够跟踪和测定中、低轨道卫星，以及为对地观测卫星实时转发遥感和遥测数据、承担飞行器的通信和数据传输中继业务。但是，由于数据中继卫星自身具有缺陷，能够同时支持的用户数目较少，且无法覆盖高纬度地区，存在覆盖性不足的问题。因此，现有技术难以满足多飞行器测控以及全球测控的需求。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统，用以解决现有技术中通信速率慢且高纬度地区覆盖性不足的问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统，该飞行器测控系统包括：

飞行器，被配置成生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络，以及接收低轨卫星网络转发的前向信息；

低轨卫星网络，与飞行器通信，被配置成处理并发送返向信息至信关站，以及处理并发送前向信息至飞行器；

信关站，与低轨卫星网络通信，被配置成处理并发送返向信息至测控台，以及处理并发送前向信息至低轨卫星网络；

测控台，与信关站通信，被配置成接收返向信息，以及生成并发送前向信息至信关站。

在本申请实施例中，飞行器包括：

导航模块，被配置成实时获取飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据；

相控阵天线，与低轨卫星网络通信，被配置成接收低轨卫星网络发送的前向信息并发送至航天测控终端，以及接收航天测控终端输出的返向信息；

航天测控终端，与相控阵天线和导航模块通信，被配置成根据遥测数据形成返向信息，并将返向信息发送至相控阵天线，以及根据导航模块发送的飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据得到相控阵天线控制数据，并将相控阵天线控制数据发送至相控阵天线。

在本申请实施例中，相控阵天线还被配置成：

根据相控阵天线控制数据确定相控阵天线中的目标相控阵天线；

通过目标相控阵天线与低轨卫星网络通信。

在本申请实施例中，相控阵天线包括：

波控模块，与航天测控终端通信，被配置成接收航天测控终端发送的相控阵天线控制数据，根据相控阵天线控制数据生成波束控制指令，并将波束控制指令发送至发射天线和接收天线；

发射天线，与波控模块通信，被配置成根据波束控制指令调整发射天线的工作状态、俯仰角和方位角；

接收天线，与波控模块通信，被配置成根据波束控制指令调整接收天线的工作状态、俯仰角和方位角；

相控阵天线电源模块，与波控模块、发射天线和接收天线连接，被配置成为波控模块、发射天线和接收天线供电。

在本申请实施例中，航天测控终端包括：

数据综合模块，被配置成确定低轨卫星网络的下行链路的多普勒频偏和频偏变化率，并将多普勒频偏和频偏变化率发送给基带模块；

加解密模块，与数据综合模块通信，被配置成解密遥控数据以得到目标遥控数据，并将目标遥控数据发送至数据综合模块，以及加密遥测数据以生成目标遥测数据，并将目标遥测数据发送至基带模块；

基带模块，与加解密模块和数据综合模块通信，被配置成处理目标遥测数据以生成返向信息，并将返向信息发送至相控阵天线，以及根据多普勒频偏和频偏变化率补偿前向信息并处理，以得到遥控数据，并将遥控数据发送至加解密模块；

测控终端电源模块，与数据综合模块、加解密模块和基带模块连接，被配置成转换外部输入的直流电源，以给数据综合模块、加解密模块和基带模块供电。

在本申请实施例中，低轨卫星网络还被配置成：

接收信关站发送的前向信息；

在接收到前向信息的情况下，根据前向信息中的飞行器的位置数据确定低轨卫星网络中的第一目标低轨卫星；

通过第一目标低轨卫星与飞行器通信。

在本申请实施例中，低轨卫星网络包括多个低轨卫星，低轨卫星网络还被配置成：

接收飞行器发送的返向信息；

确定低轨卫星网络中与信关站通视的低轨卫星；

将与信关站通视的低轨卫星确定为第二目标低轨卫星；

通过接收到返向信息的低轨卫星转发返向信息至第二目标低轨卫星；

通过第二目标低轨卫星与信关站通信。

基于多个低轨卫星形成空间组网，能够实现全球范围内的飞行器测控区域覆盖。

在本申请实施例中，低轨卫星网络的工作模式包括透明转发模式，低轨卫星网络还被配置成：

在低轨卫星网络的工作模式为透明转发模式的情况下，转发返向信息至信关站，以及转发前向信息至飞行器。

在本申请实施例中，低轨卫星网络的工作模式包括处理转发模式，低轨卫星网络还被配置成：

在低轨卫星网络的工作模式为处理转发模式的情况下，接收飞行器发送的返向信息并处理，以得到处理后的返向信息，并将处理后的返向信息发送至信关站；

以及接收信关站发送的前向信息并处理，以得到处理后的前向信息，并将处理后的前向信息发送至飞行器。

在本申请实施例中，测控台还被配置成：

提取返向信息中的飞行器的位置数据；

以及判断是否需要发送遥控指令；

在需要发送遥控指令的情况下，合并飞行器的位置数据和遥控指令，以得到前向信息；

发送前向信息至信关站。

本申请通过飞行器生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络，低轨卫星网络处理并发送返向信息至信关站，信关站处理并发送返向信息至测控台，测控台接收返向信息。在测控台需要发送前向信息的情况下，测控台生成并发送前向信息至信关站，信关站处理并发送前向信息至低轨卫星网络，低轨卫星网络处理并发送前向信息至飞行器，飞行器接收低轨卫星网络转发的前向信息。本申请基于低轨卫星网络实现对多个飞行器的测控，能够在有效提高通信速率的同时，扩大测控的覆盖区域。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请一实施例的一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统的结构图；

图2示意性示出了根据本申请另一实施例的一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统的结构图。

附图标记说明

101 飞行器 102 低轨卫星网络

103 信关站 104 测控台

201 导航模块 202 相控阵天线

203 航天测控终端

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1示意性示出了根据本申请一实施例的一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统的结构图。如图1所示，本申请实施例提供一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统，该飞行器测控系统可以包括：

飞行器101，被配置成生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络102，以及接收低轨卫星网络102转发的前向信息；

低轨卫星网络102，与飞行器101通信，被配置成处理并发送返向信息至信关站103，以及处理并发送前向信息至飞行器101；

信关站103，与低轨卫星网络102通信，被配置成处理并发送返向信息至测控台104，以及处理并发送前向信息至低轨卫星网络102；

测控台104，与信关站103通信，被配置成接收返向信息，以及生成并发送前向信息至信关站103。

在本申请实施例中，飞行器101是在大气层内或大气层外空间飞行的器械，包括一副或多副相控阵天线、航天测控终端和导航模块。通过飞行器101可以采集大气层内或大气层外空间的遥测数据，并生成返向信息。在生成返向信息的情况下，飞行器101可以通过相控阵天线将返向信息发送至低轨卫星网络102。其中，飞行器101可以为多个飞行器。

低轨卫星网络102是指由多个低轨卫星构成的、可以进行实时信息处理的大型的卫星系统。通过低轨卫星的用户链路可以实现低轨卫星网络102与飞行器101的通信。飞行器101根据装订的低轨卫星网络102的星历数据确定当前低轨卫星网络102中的低轨卫星的位置数据和波束覆盖范围，结合飞行器101的时间数据、位置数据和姿态数据，飞行器101可以选择能够对飞行器101当前飞行区域实现最佳覆盖的低轨卫星，并通过该低轨卫星的用户链路向低轨卫星网络102发送返向信息。若低轨卫星网络102接收到飞行器101发送的返向信息，低轨卫星网络102可以处理并发送返向信息至信关站103。低轨卫星网络102根据低轨卫星与信关站103的通视情况确定目标低轨卫星。信关站103是卫星通信星地系统的数据中心节点，负责卫星通信业务数据的分发与收集。信关站103通过目标低轨卫星的馈电链路与低轨卫星网络102通信，以接收返向信息，并处理并发送返向信息至测控台104。测控台104与信关站103通信，接收信关站103发送的返向信息，并对返向信息进行处理、解密与解析。

当需要向飞行器101发送遥控指令时，测控台104可以从返向信息中提取出飞行器101当前的位置数据，并将飞行器101当前的位置数据与遥控指令按照规定格式打包，通过地面链路发送给信关站103。信关站103处理并发送前向信息至低轨卫星网络102。低轨卫星网络102处理并发送前向信息至飞行器101。飞行器101通过相控阵天线接收前向信息，并经处理后发送给航天测控终端，从而通过航天测控终端对前向信息进行下变频、解调、译码、解密，以恢复出遥控指令。

本申请通过飞行器生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络，低轨卫星网络处理并发送返向信息至信关站，信关站处理并发送返向信息至测控台，测控台接收返向信息。在测控台需要发送前向信息的情况下，测控台生成并发送前向信息至信关站，信关站处理并发送前向信息至低轨卫星网络，低轨卫星网络处理并发送前向信息至飞行器，飞行器接收低轨卫星网络转发的前向信息。本申请基于低轨卫星网络实现对多个飞行器的测控，能够在有效提高通信速率的同时，扩大测控的覆盖区域。

图2示意性示出了根据本申请另一实施例的一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统的结构图。如图2所示，在本申请另一实施例中，飞行器101可以包括：

导航模块201，被配置成获取飞行器101的时间数据、姿态数据和位置数据；

相控阵天线202，与低轨卫星网络102通信，被配置成接收低轨卫星网络102发送的前向信息并发送至航天测控终端203，以及接收航天测控终端203输出的返向信息；

航天测控终端203，与相控阵天线202和导航模块201通信，被配置成根据遥测数据形成返向信息，并将返向信息发送至相控阵天线202，以及根据导航模块201发送的飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据得到相控阵天线控制数据，并将相控阵天线控制数据发送至相控阵天线202。

具体地，导航模块201是指获取飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据的模块。导航模块201可以获取飞行器101的时间数据、姿态数据和位置数据，并周期性地向航天测控终端203发送飞行器101的时间数据、姿态数据和位置数据，以使航天测控终端203能够生成相控阵天线控制数据。相控阵天线202指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。相控阵天线202接收航天测控终端203输出的返向信息，进行放大、滤波后辐射至空间。同时，相控阵天线202可以接收低轨卫星的前向信息，进行放大、滤波后发送给航天测控终端203。

航天测控终端203可以进行遥测数据的组帧、加密、编码、调制、上变频，以形成返向信息，并将返向信息发送给相控阵天线202。并且，航天测控终端203可以接收相控阵天线202发送的前向信息，在对前向信息进行下变频、解调、译码、解密后，航天测控终端203可以恢复出遥控指令。同时，航天测控终端203在接收到导航模块201发送的飞行器101的时间数据、位置数据和姿态数据的情况下，可以结合航天测控终端203中装订的低轨卫星网络102的星历数据确定低轨卫星网络102中的低轨卫星的位置数据。根据低轨卫星网络102中的低轨卫星的位置数据以及飞行器101的时间数据、位置数据和姿态数据，航天测控终端203可以得到相控阵天线控制数据。由此，航天测控终端203可以将相控阵天线控制数据发送至相控阵天线202，以控制相控阵天线202。通过导航模块201、相控阵天线202和航天测控终端203，可以实现生成返向信息并将返向信息发送至低轨卫星网络102，及接收低轨卫星网络102发送的前向信息的功能。

在本申请实施例中，相控阵天线202还可以被配置成：

根据相控阵天线控制数据确定相控阵天线202中的目标相控阵天线；

通过目标相控阵天线与低轨卫星网络102通信。

具体地，相控阵天线控制数据包括天线切换指令。航天测控终端203根据低轨卫星网络102的位置数据以及飞行器101的姿态数据和位置数据，确定相控阵天线202与低轨卫星之间的俯仰角和方位角。在存在多副相控阵天线202且多副相控阵天线202无法同时工作的情况下，则需要选择相控阵天线202。根据相控阵天线202与低轨卫星之间的俯仰角和方位角，航天测控终端可以确定相控阵天线202中的目标相控阵天线。在确定目标相控阵天线的情况下，数据综合模块可以生成天线切换指令，以实现通过目标相控阵天线与低轨卫星网络102通信。在一个示例中，可以选择与低轨卫星的俯仰角最小的相控阵天线202作为目标相控阵天线，使该相控阵天线202可处于工作状态，其他相控阵天线202可处于待机状态。通过从相控阵天线202中选取目标相控阵天线与低轨卫星网络102通信，能够提高通信效率。

在本申请实施例中，相控阵天线202可以包括：

波控模块，与航天测控终端203通信，被配置成接收航天测控终端203发送的相控阵天线控制数据，根据相控阵天线控制数据生成波束控制指令，并将波束控制指令发送至发射天线和接收天线；

发射天线，与波控模块通信，被配置成根据波束控制指令调整发射天线的工作状态、俯仰角和方位角；

接收天线，与波控模块通信，被配置成根据波束控制指令调整接收天线的工作状态、俯仰角和方位角；

相控阵天线电源模块，与波控模块、发射天线和接收天线连接，被配置成为波控模块、发射天线和接收天线供电。

具体地，相控阵天线202包括波控模块、发射天线、接收天线和相控阵天线电源模块。波控模块与航天测控终端203通信，可以用于接收航天测控终端203发送的相控阵天线控制数据。相控阵天线控制数据还包括控制波束角度的指令。根据相控阵天线控制数据，波控模块可以生成波束控制指令，并将波束控制指令发送至发射天线和接收天线。发射天线与波控模块通信，可以根据波束控制指令调整发射天线的工作状态、俯仰角和方位角。接收天线与波控模块通信，可以根据波束控制指令调整接收天线的工作状态、俯仰角和方位角。相控阵天线电源模块与波控模块、发射天线和接收天线连接，用于为波控模块、发射天线和接收天线供电。此外，相控阵天线202还包括天线罩。天线罩安装在相控阵天线202的外部，起到结构保护和放热的作用。通过相控阵天线202，可以实现信号的收发。

在本申请实施例中，航天测控终端203可以包括：

数据综合模块，被配置成确定低轨卫星网络102的下行链路的多普勒频偏和频偏变化率，并将多普勒频偏和频偏变化率发送给基带模块；

加解密模块，与数据综合模块通信，被配置成解密遥控数据以得到目标遥控数据，并将目标遥控数据发送至数据综合模块，以及加密遥测数据以生成目标遥测数据，并将目标遥测数据发送至基带模块；

基带模块，与加解密模块和数据综合模块通信，被配置成处理目标遥测数据以生成返向信息，并将返向信息发送至相控阵天线202，以及根据多普勒频偏和频偏变化率补偿前向信息并处理，以得到遥控数据，并将遥控数据发送至加解密模块；

测控终端电源模块，与数据综合模块、加解密模块和基带模块连接，被配置成转换外部输入的直流电源，以给数据综合模块、加解密模块和基带模块供电。

具体地，航天测控终端203可以包括数据综合模块、加解密模块、基带模块和测控终端电源模块。数据综合模块具备数据组帧、解帧以及相控阵天线控制功能。数据综合模块可以接收由外部输入的遥测数据和由加解密模块发送的遥控数据，以及接收导航模块201发送的飞行器101的姿态数据和位置数据。并且，数据综合模块可以按照规定的遥测数据格式进行组帧，也可以对经加解密模块解密后的目标遥控数据进行解帧。数据综合模块可以根据装订的低轨卫星网络102的星历数据确定当前低轨卫星网络102中的低轨卫星的位置数据和波束覆盖范围，并结合飞行器101的时间数据、位置数据和姿态数据，使飞行器101可以选择能够对飞行器101当前飞行区域实现最佳覆盖的低轨卫星。

此外，数据综合模块根据低轨卫星网络102的位置数据以及飞行器101的时间数据、姿态数据和位置数据，可以确定相控阵天线202与低轨卫星之间的俯仰角和方位角。在存在多副相控阵天线202且多副相控阵天线202无法同时工作的情况下，则需要选择相控阵天线202。根据相控阵天线202与低轨卫星之间的俯仰角和方位角，数据综合模块可以确定相控阵天线202中的目标相控阵天线。在确定目标相控阵天线的情况下，数据综合模块可以生成天线切换指令。结合天线切换指令、俯仰角和方位角，数据综合模块可以得到相控阵天线控制数据，并将相控阵天线控制数据发送给各相控阵天线202，以控制相控阵天线202。

数据综合模块根据低轨卫星网络102中低轨卫星的位置数据与飞行器101的时间数据、姿态数据和位置数据，可以确定当前飞行器101与低轨卫星的相对速度和相对加速度，进而确定低轨卫星网络102的下行链路的多普勒频偏和频偏变化率，并将多普勒频偏和频偏变化率发送给基带模块。多普勒频偏满足公式(1)：

其中，f_d为多普勒频偏，v为相对速度，λ为波长。

频偏变化率满足公式(2)：

其中，

为频偏变化率，a为相对加速度，λ为波长。

加解密模块与数据综合模块通信，可以解密遥控数据以得到目标遥控数据，并将目标遥控数据发送至数据综合模块。此外，加解密模块可以加密遥测数据以生成目标遥测数据，并将目标遥测数据发送至基带模块。

基带模块与加解密模块和数据综合模块通信，可以对目标遥测数据进行编码、调制和上变频到上行工作频段，以生成返向信息，并将返向信息发送至相控阵天线202。并且，基带模块可以根据多普勒频偏和频偏变化率对前向信息进行补偿，然后解调、译码补偿后的前向信息，以得到遥控数据，并将遥控数据发送至加解密模块。测控终端电源模块与数据综合模块、加解密模块和基带模块连接，可以转换外部输入的直流电源，以给数据综合模块、加解密模块和基带模块供电。在一个示例中，参考现有卫星通信信号体制及标准，返向信息链路可以采用正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)等调制方式和低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code，LDPC)等信道编码样式，并按照约定的标准协议接入低轨卫星网络102，从而实现高码率返向信息传输。返向信息链路即飞行器遥测信息的传输链路。同时，前向信息链路可以采用直接序列扩频体制，并结合采用Turbo信道编码样式，以提高前向信息传输的抗干扰能力。前向信息链路即飞行器遥控信息的传输链路。

通过数据综合模块、加解密模块、基带模块和测控终端电源模块，可以生成返向信息，并实现对相控阵天线202的控制。

在本申请实施例中，低轨卫星网络102还可以被配置成：

接收信关站103发送的前向信息；

在接收到前向信息的情况下，根据前向信息中的飞行器101的位置数据确定低轨卫星网络102中的第一目标低轨卫星；

通过第一目标低轨卫星与飞行器101通信。

具体地，低轨卫星网络102包括多个低轨卫星。低轨卫星网络102可以接收信关站103发送的前向信息。在接收到前向信息的情况下，根据前向信息中飞行器101的位置数据确定低轨卫星网络102中的第一目标低轨卫星，并通过第一目标低轨卫星与飞行器101通信。其中，第一目标低轨卫星是指波束能够覆盖飞行器101的低轨卫星。通过确定第一目标低轨卫星，能够实现低轨卫星网络102与飞行器101的通信。

在本申请实施例中，低轨卫星网络102包括多个低轨卫星，低轨卫星网络102还可以被配置成：

接收飞行器101发送的返向信息；

确定低轨卫星网络102中与信关站103通视的低轨卫星；

将与信关站103通视的低轨卫星确定为第二目标低轨卫星；

通过接收到返向信息的低轨卫星转发返向信息至第二目标低轨卫星；

通过第二目标低轨卫星与信关站103通信。

具体地，低轨卫星网络102可以接收飞行器101发送的返向信息，并根据低轨卫星网络102的位置数据确定低轨卫星网络102中与信关站103通视的低轨卫星，将与信关站103通视的低轨卫星确定为第二目标低轨卫星，并通过第二目标低轨卫星与信关站103通信。在存在多个低轨卫星与信关站103通视的情况下，选取与信关站103的距离最短的低轨卫星作为第二目标低轨卫星。飞行器101可以根据装订的低轨卫星网络102的星历数据确定当前低轨卫星网络102中的低轨卫星的位置数据和波束覆盖范围，并结合飞行器101的时间数据、位置数据和姿态数据，选择能够对飞行器101当前飞行区域实现最佳覆盖的低轨卫星，再发送返向信息至该低轨卫星。然而，对飞行器101当前飞行区域实现最佳覆盖的低轨卫星不一定与信关站103通视，存在信关站103无法接收到返向信息的可能性，因此，需要通过接收到返向信息的低轨卫星转发返向信息至第二目标低轨卫星，以满足将返向信息发送至信关站103的需求。

在本申请实施例中，低轨卫星网络102的工作模式包括透明转发模式，低轨卫星网络102还可以被配置成：

在低轨卫星网络102的工作模式为透明转发模式的情况下，转发返向信息至信关站103，以及转发前向信息至飞行器101。

具体地，低轨卫星网络102的工作模式包括透明转发模式。在低轨卫星网络102的工作模式为透明转发模式的情况下，低轨卫星网络102中的低轨卫星只包含与飞行器101的用户链路、与信关站103的馈电链路。用户链路用于接收飞行器101的返向信息并向飞行器101转发前向信息。馈电链路用于向信关站103转发返向信息并接收信关站103发送的前向信息。低轨卫星在接收到返向信息时，将返向信息转换为馈电链路频段，并通过馈电链路将返向信息发送至距离最短的信关站103。在接收到信关站103发送的前向信息时，将前向信息转换为用户链路频段，并通过用户链路将前向信息转发给飞行器101。通过透明转发模式，可以实现低轨卫星网络102的信号收发功能。

在本申请实施例中，低轨卫星网络102的工作模式包括处理转发模式，低轨卫星网络102还可以被配置成：

在低轨卫星网络102的工作模式为处理转发模式的情况下，接收飞行器101发送的返向信息并处理，以得到处理后的返向信息，并将处理后的返向信息发送至信关站103；

以及接收信关站103发送的前向信息并处理，以得到处理后的前向信息，并将处理后的前向信息发送至飞行器101。

具体地，低轨卫星网络102的工作模式包括处理转发模式。在低轨卫星网络102的工作模式为处理转发模式的情况下，低轨卫星网络102中的低轨卫星包含与飞行器101的用户链路、与信关站103的馈电链路以及与低轨卫星网络102中的剩余低轨卫星的星间链路。用户链路用于接收飞行器101的返向信息并进行处理，以及向飞行器101转发前向信息。馈电链路用于向信关站103转发返向信息，及接收信关站103的前向信息。星间链路用于向低轨卫星网络102中的剩余低轨卫星转发前向信息和返向信息。低轨卫星网络102需要对接收到的返向信息和前向信息进行处理，以得到处理后的返向信息和处理后的前向信息，并将处理后的返向信息发送至信关站103，将处理后的前向信息发送至飞行器101。通过处理转发模式，可以实现低轨卫星网络102的信号收发和信号处理功能。

在本申请实施例中，测控台104还可以被配置成：

提取返向信息中的飞行器101的位置数据；

以及判断是否需要发送遥控指令；

在需要发送遥控指令的情况下，合并飞行器101的位置数据和遥控指令，以得到前向信息；

发送前向信息至信关站103。

具体地，返向信息包括飞行器101的位置数据。在测控台104接收到返向信息的情况下，测控台104可以提取返向信息中的飞行器101的位置数据。若测控台104需要发送遥控指令，测控台104可以合并飞行器101的位置数据和遥控指令，从而得到前向信息，并通过地面链路将前向信息发送至信关站103。这样，测控台104可以实现对飞行器101和低轨卫星网络102的控制。

综上，基于低轨卫星网络的飞行器测控系统包括飞行器101、低轨卫星网络102、信关站103和测控台104。飞行器101包括导航模块201、相控阵天线202和航天测控终端203。飞行器101可以为多个飞行器。低轨卫星网络102包括多个低轨卫星，其中，每个低轨卫星通过用户链路与飞行器101通信，通过馈电链路与信关站103通信，以及通过星间链路与低轨卫星网络102中的剩余低轨卫星通信。信关站103与测控台104通信。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于低轨卫星网络的飞行器测控系统，其特征在于，所述飞行器测控系统包括：

飞行器，被配置成生成返向信息并将所述返向信息发送至低轨卫星网络，以及接收所述低轨卫星网络转发的前向信息；

所述低轨卫星网络，与所述飞行器通信，被配置成处理并发送所述返向信息至信关站，以及处理并发送所述前向信息至所述飞行器；

所述信关站，与所述低轨卫星网络通信，被配置成处理并发送所述返向信息至测控台，以及处理并发送所述前向信息至所述低轨卫星网络；

所述测控台，与所述信关站通信，被配置成接收所述返向信息，以及生成并发送所述前向信息至所述信关站。

2.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述飞行器包括：

导航模块，被配置成获取所述飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据；

相控阵天线，与所述低轨卫星网络通信，被配置成接收所述低轨卫星网络发送的前向信息并发送至航天测控终端，以及接收所述航天测控终端输出的返向信息；

所述航天测控终端，与所述相控阵天线和所述导航模块通信，被配置成根据遥测数据形成所述返向信息，并将所述返向信息发送至所述相控阵天线，以及根据所述导航模块发送的飞行器的时间数据、姿态数据和位置数据得到相控阵天线控制数据，并将所述相控阵天线控制数据发送至所述相控阵天线。

3.根据权利要求2所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述相控阵天线还被配置成：

根据所述相控阵天线控制数据确定所述相控阵天线中的目标相控阵天线；

通过所述目标相控阵天线与所述低轨卫星网络通信。

4.根据权利要求2所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述相控阵天线包括：

波控模块，与所述航天测控终端通信，被配置成接收所述航天测控终端发送的相控阵天线控制数据，根据所述相控阵天线控制数据生成波束控制指令，并将所述波束控制指令发送至发射天线和接收天线；

所述发射天线，与所述波控模块通信，被配置成根据所述波束控制指令调整所述发射天线的工作状态、俯仰角和方位角；

所述接收天线，与所述波控模块通信，被配置成根据所述波束控制指令调整所述接收天线的工作状态、俯仰角和方位角；

相控阵天线电源模块，与所述波控模块、所述发射天线和所述接收天线连接，被配置成为所述波控模块、所述发射天线和所述接收天线供电。

5.根据权利要求2所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述航天测控终端包括：

数据综合模块，被配置成确定所述低轨卫星网络的下行链路的多普勒频偏和频偏变化率，并将所述多普勒频偏和所述频偏变化率发送给基带模块；

加解密模块，与所述数据综合模块通信，被配置成解密遥控数据以得到目标遥控数据，并将所述目标遥控数据发送至所述数据综合模块，以及加密遥测数据以生成目标遥测数据，并将所述目标遥测数据发送至所述基带模块；

所述基带模块，与所述加解密模块和所述数据综合模块通信，被配置成处理所述目标遥测数据以生成返向信息，并将所述返向信息发送至所述相控阵天线，以及根据所述多普勒频偏和所述频偏变化率补偿所述前向信息并处理，以得到所述遥控数据，并将所述遥控数据发送至所述加解密模块；

测控终端电源模块，与所述数据综合模块、所述加解密模块和所述基带模块连接，被配置成转换外部输入的直流电源，以给所述数据综合模块、所述加解密模块和所述基带模块供电。

6.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述低轨卫星网络还被配置成：

接收所述信关站发送的所述前向信息；

在接收到所述前向信息的情况下，根据所述前向信息中的飞行器的位置数据确定所述低轨卫星网络中的第一目标低轨卫星；

通过所述第一目标低轨卫星与所述飞行器通信。

7.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述低轨卫星网络包括多个低轨卫星，所述低轨卫星网络还被配置成：

接收所述飞行器发送的返向信息；

确定所述低轨卫星网络中与所述信关站通视的低轨卫星；

将所述与信关站通视的低轨卫星确定为第二目标低轨卫星；

通过接收到所述返向信息的低轨卫星转发所述返向信息至所述第二目标低轨卫星；

通过所述第二目标低轨卫星与所述信关站通信。

8.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述低轨卫星网络的工作模式包括透明转发模式，所述低轨卫星网络还被配置成：

在所述低轨卫星网络的工作模式为透明转发模式的情况下，转发所述返向信息至所述信关站，以及转发所述前向信息至所述飞行器。

9.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述低轨卫星网络的工作模式包括处理转发模式，所述低轨卫星网络还被配置成：

在所述低轨卫星网络的工作模式为处理转发模式的情况下，接收所述飞行器发送的返向信息并处理，以得到处理后的返向信息，并将所述处理后的返向信息发送至所述信关站；

以及接收所述信关站发送的前向信息并处理，以得到处理后的前向信息，并将所述处理后的前向信息发送至所述飞行器。

10.根据权利要求1所述的飞行器测控系统，其特征在于，所述测控台还被配置成：

提取所述返向信息中的所述飞行器的位置数据；

以及判断是否需要发送遥控指令；

在需要发送遥控指令的情况下，合并所述飞行器的位置数据和所述遥控指令，以得到前向信息；

发送所述前向信息至所述信关站。

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