CN115913333B - 一种北斗卫星网络 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种北斗卫星网络，其采用星间链路信号发射异常的自主处置方法，首先，卫星按照地面规划，与其他至少一个卫星按时间节拍进行信号收发，建立星间链路；然后卫星对接收的信号进行调制解调，判断所述信号中是否包含告警信息；当卫星接收到告警信息后，判断本卫星星间链路信号发射是否异常，若异常，则按照故障排除预设方案自动进行故障排除。

Description

一种北斗卫星网络
本案为基于发明202011221540.4一种星间链路信号发射异常的自主处置方法(申请日20201105)的分案申请。
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种星间链路信号发射异常的自主处置方法。
背景技术
2020年7月，中国宣布完成北斗三号全球导航定位系统建设，该系统具备中国独有的星间链路技术，通过每颗北斗三号卫星配置的相控阵微波星间链路终端，实现了与其他卫星的双向测距与通信功能；并通过信号收发时分切换、信号指向空分复用的方式，实现了同一颗卫星与多颗卫星或地面站的通信测距，进而组成了一个动态切换的星间链路网络。
北斗三号系统的星间链路网络承担了卫星在境外时的遥测遥控、短报文数据传输、导航电文全网更新等重要功能，以上功能均需要卫星的星间链路载荷与其他卫星或地面站建立稳定可靠的通信链路来保证信息的传输。但实际上，由于星间链路新技术的复杂性以及中高轨航天器所处空间环境的恶劣性，卫星星间链路载荷存在信号收发异常的可能，如不能及时排除故障，则会严重影响业务应用和系统运行。
目前北斗三号卫星星间链路信号收发异常后地面主控站的处置方法是：若卫星星间链路出现信号接收异常，地面可通过卫星遥测进行异常判断并排除故障，但当卫星星间链路出现信号发射异常时，由于天线口面没有信号自闭环回路比对，因此没有相关遥测可直观显示，地面主控站只能通过接收卫星星间链路信号来进行正确性判断，或者通过收集与其建链的其他卫星遥测进行综合分析。
对于上述星间链路信号发射异常后地面主控站的处置方法，存在诸多缺点：由于中国无法全球布站，当卫星在境外出现星间链路信号发射异常后，只能等到卫星运行至境内时地面站才能对其星间链路信号进行正确性判断，根据卫星轨道，往往需要数小时至十几小时，无法及时响应；此外，地面主控站通过收集与其建链的其他卫星遥测的方式判断，由于时分体制下卫星星间链路不断切换建链目标，需地面长管人员综合多颗卫星遥测并进行时间匹配后才能做出判断，具有一定的主观性和不可控性，一般处置时间需数小时。
因此，需要提供一种北斗三号卫星星间链路信号发射异常自主告警与恢复方法，整个星间链路网络中所有卫星共同协作，可自主完成星间链路信号发射异常的检测和故障排除。
发明内容
针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种星间链路信号发射异常的自主处置方法，包括：
建立星间链路，卫星按照地面规划，与其他至少一个卫星按时间节拍进行信号收发，建立星间链路；
接收告警信息，卫星对接收的信号进行调制解调，判断所述信号中是否包含告警信息；以及
故障排除，若接收到告警信息，所述卫星判断本卫星星间链路信号发射是否异常，若异常，则按照故障排除预设方案自动进行故障排除。
进一步地，所述星间链路中的所有卫星按照同一机制协同工作。
进一步地，所述星间链路中的所有卫星为北斗三号卫星，且各个卫星处于长期运行管理模式。
进一步地，所述告警信息由所述星间链路中其他卫星发送，星间链路中其他卫星对接收到的信号进行检测，当信号存在异常，则向信号发射异常的卫星发送告警信息。
进一步地，卫星对接收的信号进行检测包括，判断卫星信号捕获失败的次数是否大于次数阈值Qlss，若大于，则接收到的信号存在异常。
进一步地，卫星对接收的信号进行检测包括，判断卫星接收到的信号的通信解调误码率是否大于通信误码率阈值Qlwm，若大于，则接收到的信号存在异常。
进一步地，所述告警信息在空闲信息帧或信息帧中空闲字段调制。
进一步地，所述自主处置方法还包括，卫星发送完告警信息后，重置检测所述次数阈值Qlss和/或所述通信误码率阈值Qlwm。
进一步地，卫星判断本卫星星间链路信号发射是否异常包括，在告警判断时间窗Qltw内，对所述告警信息的时效性进行判断。
进一步地，卫星判断本卫星星间链路信号发射是否异常还包括，确认向本卫星发送告警信息的链路条数，并判断所述卫星数量是否超过多星告警链路条数阈值Qllc，若超过，则本卫星星间链路信号发射异常。
进一步地，所述故障排除预设方案包括对异常设备进行软件重加载、单机重启、备份单机切换。
进一步地，所述自主处置方法还包括，故障排除完成后，重置所述告警判断时间窗Qltw和/或所述多星告警链路条数阈值Qllc。
本发明提供的一种星间链路信号发射异常的自主处置方法，适用于北斗三号卫星所形成的星间链路网络，或其他按照同一机制协同工作的星间链路网络，当星间链路载荷出现信号发射异常后，星座中其他网络节点进行信号接收状态相互校验，自动对异常卫星发出告警信息，异常卫星进行判决并自主完成信号发射异常故障排除的方法。所述方法能够实现自主对发生星间链路信号发射异常的卫星发送告警，异常卫星对告警进行综合判断后自动完成故障排除，有效提高了响应速度，大幅缩短了故障持续时间，且无需地面干预。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出本发明一个实施例的一种星间链路信号发射异常的自主处置方法的流程示意图；以及
图2示出本发明一个实施例的一种星间链路信号发射异常的自主处置方法的星座协同机制流程示意图。
具体实施方式
以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
为实现星间链路信号发射异常的自主处置，本发明提供一种星间链路信号发射异常的自主处置方法，基于星间链路网络中所有卫星按照同一机制协同工作，当星间链路载荷出现信号发射异常后，星座中其他网络节点进行信号接收状态相互校验，自动对异常卫星发出告警信息，异常卫星进行判决并自主完成信号发射异常故障排除。下面结合实施例附图对本发明的方案作进一步描述。
图1示出本发明一个实施例的一种星间链路信号发射异常的自主处置方法的流程示意图。如图1所示，一种星间链路信号发射异常的自主处置方法，包括：
首先，在步骤101，建立星间链路。卫星按照地面规划，与其他至少一个卫星按时间节拍进行信号收发，建立星间链路；所述星间链路中的所有卫星按照同一机制协同工作，在本发明的一个实施例中，所述星间链路中的所有卫星为北斗三号卫星，且各个卫星处于长期运行管理模式，地面主控站按照例行长期运行管理流程，对整网卫星进行建链规划；所述星间链路建立完成后，在正常情况下，卫星A将按照地面规划，在时刻TrB与卫星B进行星间链路信号收发，在时刻Tr*与卫星*进行星间链路信号收发，以及在时刻TrN与卫星N进行星间链路信号收发，且卫星B、卫星*、卫星N捕获、接收、解调卫星A星间链路信号均正常，如图2所示；
接下来，在步骤102，接收告警信息。卫星对接收的信号进行调制解调，判断所述信号中是否包含告警信息，其中，所述告警信息由所述星间链路中其他卫星发送，星间链路中其他卫星对接收到的信号进行检测，当信号存在异常，则向发射异常信号的卫星发送告警信息；在本发明的一个实施例中，所述卫星通过卫星信号捕获失败的次数和/或卫星接收到的信号的通信解调误码率来判断接收到的信号是否存在异常：
判断卫星信号捕获失败的次数是否大于次数阈值Qlss，若大于，则接收到的信号存在异常；和/或
判断卫星接收到的信号的通信解调误码率是否大于通信误码率阈值Qlwm，若大于，则接收到的信号存在异常；
在本发明的又一个实施例中，所述告警信息在空闲信息帧或信息帧中空闲字段调制；在本发明的再一个实施例中，卫星发送完告警信息后，还需重置检测所述次数阈值Qlss和/或所述通信误码率阈值Qlwm；
如图2所示，在时刻TeB，卫星A应该与卫星B进行星间链路信号收发，但是卫星B无法捕获或无法正确解调卫星A星间链路信号，所述卫星B根据预设判断阈值Qlss和/或Qlwm进行判断，若相关数值超过阈值，则在向卫星A发射信号时，在空闲信息帧或信息帧中空闲字段调制告警信息；同理，在时刻Te*/TeN卫星A应与卫星*/卫星N进行星间链路信号收发，但卫星*/卫星N无法捕获或无法正确解调卫星A星间链路信号，所述卫星*/卫星N根据预设判断阈值Qlss和/或Qlwm进行判断，若相关数值超过阈值，在向卫星A发射信号时，在空闲信息帧或信息帧中空闲字段调制告警信息，卫星B、卫星*、卫星N在告警信息发送完成后，将判断阈值Qlss、Qlwm重置，继续对接收信号进行监测；以及
最后，在步骤103，故障排除。卫星接收到告警信息后，判断本卫星星间链路信号发射是否异常，若异常，则按照故障排除预设方案自动进行故障排除。在本发明的一个实施例中，所述卫星在告警判断时间窗Qltw内，对所述告警信息的时效性进行判断，进而判断本卫星星间链路信号发射是否异常，在本发明的又一个实施例中，为避免单星误告警，所述卫星还会确认向本卫星发送告警信息的链路条数，并判断所述卫星数量是否超过多星告警链路条数阈值Qllc，若超过，则本卫星星间链路信号发射异常；在本发明的再一个实施例中，所述故障排除预设方案包括对异常设备进行软件重加载、单机重启、备份单机切换。为避免卫星故障排除期间，其他卫星判定其发射信号异常继续发送告警信息，导致卫星在故障排除后又重复进行异常处置，在故障排除完成后，才进行所述告警判断时间窗Qltw和/或所述多星告警链路条数阈值Ql lc的重置。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (5)

1.一种北斗卫星网络，其特征在于，包括多个北斗三号卫星，且每个卫星均处于长期运行管理模式，所述北斗卫星网络通过地面主控站建立星间链路，所述星间链路按照如下步骤检测信号发射异常：
卫星对接收到的信号进行调制解调，判断所述信号中是否包含告警信息，其中所述告警信息由所述星间链路中其他卫星发送：星间链路中其他卫星接收到信号后，判断卫星信号捕获失败的次数是否大于次数阈值Qlss，和/或接收到的信号的通信解调误码率是否大于通信误码率阈值Qlwm，若卫星信号捕获失败的次数大于Qlss和/或接收到的信号的通信解调误码率大于Qlwm，则向发射异常信号的卫星发送告警信息，并重置所述次数阈值Qlss和/或所述通信误码率阈值Qlwm；以及
卫星接收到告警信息后，在告警判断时间窗Qltw内，对所述告警信息的时效性进行判断，以判断本卫星星间链路信号发射是否异常，若异常，则按照故障排除预设方案自动进行故障排除。
2.如权利要求1所述的北斗卫星网络，其特征在于，所述告警信息在空闲信息帧或信息帧中空闲字段调制。
3.如权利要求1所述的北斗卫星网络，其特征在于，卫星判断本卫星星间链路信号发射是否异常还包括：确认向本卫星发送告警信息的链路条数，并判断所述链路条数是否超过多星告警链路条数阈值Qllc，若超过，则本卫星星间链路信号发射异常。
4.如权利要求1所述的北斗卫星网络，其特征在于，所述故障排除预设方案包括对异常设备进行软件重加载、单机重启、备份单机切换。
5.如权利要求3所述的北斗卫星网络，其特征在于，故障排除完成后，重置所述告警判断时间窗Qltw和/或所述多星告警链路条数阈值Qllc。
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