CN116318372A - 一种卫星中继通信的方法、系统及中继设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星中继通信的方法、系统及中继设备，利用搭载RIS的中继卫星实现对通信信号的反射转发，有效降低通信卫星的数量和卫星通信系统的维护成本。该方法包括：中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

Description

一种卫星中继通信的方法、系统及中继设备

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种卫星中继通信的方法、系统及中继设备。

背景技术

在地球上空的设定高度建立轨道卫星，同一高度多个轨道上的卫星就构成了一个卫星星座，卫星星座包括高轨卫星星座和低轨卫星星座。

目前星座卫星通信系统包含大量的通信卫星，系统复杂，工作可靠性较低，使用寿命短，需要经常发射新的通信卫星来替换老化或异常的通信卫星，使得星座卫星通信系统的维护成本很高。

发明内容

本发明提供一种卫星中继通信的方法、系统及中继设备，利用搭载RIS的中继卫星实现对通信信号的反射转发，有效降低通信卫星的数量和卫星通信系统的维护成本。

第一方面，本发明实施例提供的一种卫星中继通信的方法，该方法包括：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

作为一种可选的实施方式，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备，包括：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向，包括：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向，包括：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备，包括：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

作为一种可选的实施方式，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

作为一种可选的实施方式，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

第二方面，本发明实施例提供的一种卫星中继通信的系统，包括中继卫星、地面站和通信卫星，其中：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括地面站和/或通信卫星；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括地面站和/或通信卫星。

作为一种可选的实施方式，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；所述中继卫星用于：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则所述中继卫星用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则所述中继卫星用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；所述中继卫星用于：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

作为一种可选的实施方式，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

作为一种可选的实施方式，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

第三方面，本发明实施例还提供一种中继设备，该中继设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器可执行的程序，所述处理器用于读取所述存储器中的程序并执行如下步骤：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

作为一种可选的实施方式，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；所述处理器具体被配置为执行：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则所述处理器具体被配置为执行：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则所述中继卫星用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；所述处理器具体被配置为执行：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述处理器具体被配置为执行：

利用所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

作为一种可选的实施方式，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

作为一种可选的实施方式，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

第四方面，本发明实施例还提供计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于实现上述第一方面所述方法的步骤。

本申请的这些方面或其他方面在以下的实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种卫星中继通信的方法的实施流程图；

图2为本发明实施例提供的一种星座卫星通信系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种地-星间中继通信的系统架构图；

图4为本发明实施例提供的一种星-星间中继通信的系统架构图；

图5为本发明实施例提供的一种地-地间中继通信的系统架构图；

图6为本发明实施例提供的一种卫星通信系统的中继通信的系统示意图；

图7为本发明实施例提供的一种微波中继卫星的系统架构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种来波感知系统的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种微波中继卫星的系统架构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种卫星中继通信的系统示意图；

图11为本发明实施例提供的一种中继设备示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例中术语“星链StarLink”，是美国太空探索技术公司的一个项目，太空探索技术公司计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络提供互联网服务，其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道，并从2020年开始工作。

本发明实施例中术语“RIS(Reconfigurable Intelligence Surface，智能超表面)”，是信息超材料在移动通信领域的重要应用，其基本原理是通过数字编程的方式控制超材料的电磁特性，改变普通墙面对空间电磁波的漫反射，实现对空间电磁波的智能调控与波束赋形，并且具有低功耗、低成本等特点，有望成为未来移动通信网络的重要基础设施。

本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

地球上空设定高度建立轨道卫星，同一高度多个轨道上的卫星就构成了一个卫星星座，卫星星座包括高轨卫星星座和低轨卫星星座。通信系统通常使用卫星传送数据。基于卫星的系统使信息能够在诸如海洋的长距离内无线传送。例如，基于卫星的系统可用于将信息传送至基于陆地的设备，诸如手持设备和家庭或办公设备。此外，卫星通信系统可用于在尚未安装物理基础设施的情况下提供覆盖和/或为未与基础设施资源保持连接的移动设备提供覆盖实施，一个有效的基于卫星的通信系统可能具有挑战性，卫星部署可能会低效，从而导致成本升高和地面覆盖不佳。

目前星座卫星通信系统的卫星主要由通信卫星组成，通信卫星系统通常比较复杂，以StarLink为例，StarLink的卫星有微波通信系统、激光通信系统、跟踪控制系统、姿态系统、动力系统等系统。当前的星座卫星通信系统包含大量的通信卫星，动辄成千上万颗，通信卫星系统复杂，工作可靠性较低，使用寿命短，经常需要发射新的通信卫星来替换老化/异常卫星，使得星座卫星通信系统维护成本很高。

本实施例提供的卫星中继通信的方法，通过在星座卫星通信系统中引入多功能星载RIS(智能超表面)卫星，实现对激光、微波等通信信号的反射转发，同时降低了通信卫星的数量，星载RIS卫星具有系统简单、可靠性高、成本低廉等优点，可以有效的降低星座卫星通信系统的成本，提高系统的可靠性。

如图1所示，本实施例提供的一种卫星中继通信的方法的实施流程如下所示：

步骤100、中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；

在一些实施例中，本实施例中的星座卫星通信系统包括但不限于中继卫星、地面站和通信卫星，星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备包括但不限于地面站和/或通信卫星。如图2所示，本实施例提供一种星座卫星通信系统的示意图，包括地面站、中继卫星和通信卫星。

其中，地面站(ground station)是卫星或航天系统的一个组成部分。即设置在地球上的进行太空通信的地面设备。一般指设置在地球表面上(包括装在船舶和飞机上的)进行人造卫星通信的地面设备。主要由可跟踪人造卫星的高增益天线系统、微波大功率发射系统、低噪声接收系统和电源系统等组成。地面站通常包括跟踪、遥测、指令站，关口站等；通信卫星用作无线电通信中继站的人造地球卫星。通信卫星转发无线电信号，实现卫星通信地球站(含手机终端)之间或地球站与航天器之间的通信。通信卫星包含推进系统、导航系统、避障系统、微波通信系统、激光通信系统、太阳能面板等部分。

本实施例中的中继卫星包括但不限于推进系统、导航系统、避障系统、微波RIS系统、激光/微波反射系统等部分。

在一些实施例中，目标信号包括但不限于不同频段的信号，可选的，目标信号包括微波信号和激光信号。其中微波信号微波是指频率为300MHz至300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波。激光信号是原子受激辐射的光。

步骤101、所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

在一些实施例中，中继通信的信号转发方案包括但不限于如下任一或任多种：

方案1、将地面站的信号转发至通信卫星，或将通信卫星的信号转发至地面站。

可选的，所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星。

可选的，所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

如图3所示，本实施例提供一种地-星间中继通信的系统架构图，其中，中继卫星在通信卫星与地面终端之间进行微波信号/激光信号的反射，实现改变微波信号/激光信号的传输方向，还可以具有对目标信号进行一次聚焦反射的功能，实现地面与卫星之间的信号中继。

方案2、将一个通信卫星的信号转发至另一个通信卫星。

可选的，所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星。

如图4所示，本实施例提供一种星-星间中继通信的系统架构图，其中，中继卫星在两个通信卫星之间进行微波信号/激光信号的反射，实现改变微波信号/激光信号的传输方向，还可以具有对目标信号进行一次聚焦反射的功能。

方案3、将一个地面站的信号转发至另一个地面站。

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

如图5所示，本实施例提供一种地-地间中继通信的系统架构图，其中，中继卫星在地面终端之间进行微波信号/激光信号的反射，实现改变微波信号/激光信号的传输方向，还可以具有对目标信号进行一次聚焦反射的功能，实现地面终端与地面终端的信号中继。

如图6所示，本实施例还提供一种卫星通信系统的中继通信的系统示意图，其中，中继卫星可以在通信卫星与地面终端之间进行微波信号/激光信号的反射(星地反射链路)，中继卫星还可以在两个通信卫星之间进行微波信号/激光信号的反射(星间反射链路)，中继卫星还可以在地面终端之间进行微波信号/激光信号的反射(地地反射链路)。

在一些实施例中，本实施例根据目标信号的频段不同，利用不同的中继卫星进行转发，实现对多种频段信号的转发功能，具体如下：

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

实施中，中继卫星包含的推进系统、导航系统、避障系统与传统的通信卫星基本一致，微波中继卫星的转发方案可以由多种实现方式。

转发方案1、微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器。

在一些实施例中，当所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星时，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；所述中继卫星通过如下步骤对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备：

1)利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

2)利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

实施中，本实施例中的RIS阵列可以是基于液晶移相技术的RIS面板，也可以是基于PIN二极管技术的RIS面板，针对不同的RIS面板选择对应的RIS控制器，且不同的RIS控制器的架构不同。

在一些实施例中，不同的所述RIS阵列对应的RIS控制器不同，针对不同的RIS阵列，控制方式如下所示：

方式a、若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。实施中，可以通过液晶进行移相控制单元的设计。

方式b、若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。实施中，可以基于全息原理进行波束开关的控制。

需要说明的是，本实施例中的波束开关用于控制波束的传输。

如图7所示，本实施例提供一种微波中继卫星的系统架构示意图，实施中，微波中继卫星包括RIS阵列及RIS控制器，RIS控制器通过控制RIS阵列的波束开关/移相角度来实现对入射波的反射方向调控。RIS控制器可以通过长波无线通信系统进行控制，控制指令可以由通信卫星发出，也可以由地面站发出。其中，RIS阵列包括规则排列的子单元(图中的小正方形)，可以对各个子单元的波束开关/移相角度进行单独控制或统一控制。

转发方案2、微波中继卫星包括RIS阵列、RIS控制器和来波感知系统。

在一些实施例中，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

如图8所示，本实施例提供一种来波感知系统的示意图，包括天线(可以由RIS阵列中的子单元组成)、射频单元、射频收发器、数字处理单元。其中，射频单元用于对接收的目标信号(射频信号)进行滤波、混频等；射频收发器用于对射频信号进行采集；数字处理单元用于对射频信号进行分析处理，例如分析信号质量、来波方向等。

如图9所示，本实施例提供一种微波中继卫星的系统架构示意图，实施中，微波中继卫星包括RIS阵列、RIS控制器和来波感知系统，RIS控制器通过控制RIS阵列的波束开关/移相角度来实现对入射波的反射方向调控。来波感知系统可以感知通信卫星的来波角度，从而进行简单的卫星指向追踪。其中，RIS阵列包括规则排列的子单元(图中的小正方形)，可以对各个子单元的波束开关/移相角度进行单独控制或统一控制。

3)按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

在一些实施例中，当所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星时，所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；

所述中继卫星通过如下步骤对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备：

i)利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

ii)通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

iii)按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

在一些实施例中，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

可选的，本实施例中的激光中继卫星包括激光反射板、旋转电机和聚焦系统，聚焦系统包括聚焦透镜、光强感应系统；其中，激光反射板用于对激光信号进行反射，旋转电机用于控制激光反射板进行转动，聚焦透镜用于实现激光信号的二次聚焦，光强感应系统用于感应激光信号的光强，动态对激光信号进行聚焦。

可选的，激光中继卫星还包括光路，用于实现激光的传输。

在一些实施例中，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

可选的，遥控通信系统包括微波遥控通信系统和激光遥控通信系统；遥控通信系统用于通信卫星/地面站与中继卫星(微波中继卫星和激光中继卫星)进行通信。

本实施例中的微波中继卫星还包括微波遥控通信系统，本实施例中的激光中继卫星还包括激光遥控通信系统，其中，微波遥控通信系统和激光遥控通信系统可以采用同一套系统，也可以采用不同的系统，由于遥控通信系统的数据传输量很小，可以通过改进传统的低速无线通信系统来实现，既可以保证数据传输的可靠性，又可以降低成本。

本实施例通过在星座通信卫星系统中引入中继卫星来对通信信号进行反射中继。通过在传统的星座卫星系统中引入中继卫星，可以有效的降低通信卫星的数量，从而降低星座系统成本，RIS中继卫星还具有系统简单等特点，从而提高整个星座卫星的可靠性。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种卫星中继通信的系统，由于该设备即是本发明实施例中的方法中的系统，并且该系统解决问题的原理与该方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图10所示，该系统包括中继卫星1000、地面站1001和通信卫星1002，其中：

中继卫星1000接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星1000表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星1000用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括地面站1001和/或通信卫星1002；

所述中继卫星1000对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括地面站1001和/或通信卫星1002。

作为一种可选的实施方式，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星1000为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星1000为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星1000为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；所述中继卫星1000用于：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则所述中继卫星1000用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则所述中继卫星1000用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星1000为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；所述中继卫星1000用于：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

作为一种可选的实施方式，所述中继卫星1000包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星1000和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星1000以外的设备进行通信。

作为一种可选的实施方式，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站1001，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星1002；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星1002，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站1001；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星1002，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星1002；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站1001，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站1001。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种中继设备，由于该设备即是本发明实施例中的方法中的设备，并且该设备解决问题的原理与该方法相似，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图11所示，该中继设备包括处理器1100和存储器1101，所述存储器1101用于存储所述处理器1100可执行的程序，所述处理器1100用于读取所述存储器1101中的程序并执行如下步骤：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

作为一种可选的实施方式，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；所述处理器1100具体被配置为执行：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则所述处理器1100具体被配置为执行：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则所述中继卫星用于：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

作为一种可选的实施方式，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

作为一种可选的实施方式，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；所述处理器1100具体被配置为执行：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

作为一种可选的实施方式，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述处理器1100具体被配置为执行：

利用所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

作为一种可选的实施方式，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

作为一种可选的实施方式，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

基于同一发明构思，本公开实施例提供一种计算机存储介质，计算机存储介质包括：计算机程序代码，当计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如前文论述任一的卫星中继通信的方法。由于上述计算机存储介质解决问题的原理与卫星中继通信的方法相似，因此上述计算机存储介质的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

在具体的实施过程中，计算机存储介质可以包括：通用串行总线闪存盘(USB，Universal Serial Bus Flash Drive)、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的存储介质。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机程序代码，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如前文论述任一的卫星中继通信的方法。由于上述计算机程序产品解决问题的原理与卫星中继通信的方法相似，因此上述计算机程序产品的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

计算机程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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设备。

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设备的制造品，该指令设备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。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种卫星中继通信的方法，其特征在于，该方法包括：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

若所述目标信号为微波信号，则所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星用于控制所述微波信号的反射方向；

若所述目标信号为激光信号，则所述中继卫星为激光中继卫星，所述激光中继卫星用于控制所述激光信号的反射方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标信号为微波信号，所述中继卫星为微波中继卫星，所述微波中继卫星包括RIS阵列和RIS控制器，不同的RIS阵列对应的不同的RIS控制器；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备，包括：

利用所述RIS阵列将入射的微波信号进行反射，得到微波反射信号；

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述微波信号转发至所述收端设备。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述RIS阵列包括基于液晶移相技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向，包括：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的移相角度；

根据所述RIS阵列的移相角度，控制所述微波反射信号的反射方向。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述RIS阵列包括基于PIN二极管技术的RIS面板，则利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述微波反射信号的反射方向，包括：

利用所述RIS阵列对应的RIS控制器，控制所述RIS阵列的波束开关；

根据所述RIS阵列的波束开关，控制所述微波反射信号的反射方向。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微波中继卫星还包括来波感知系统；

所述来波感知系统用于感知微波信号的来波角度，并根据所述来波角度对入射的微波信号进行追踪；其中所述来波角度表示所述微波信号的入射角度。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标信号为激光信号，所述中继卫星为激光中继卫星；所述激光中继卫星包括激光反射板和旋转电机；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备，包括：

利用所述激光反射板将入射的激光信号进行反射，得到激光反射信号；

通过所述旋转电机控制所述激光反射板的转动，控制所述激光反射信号的反射方向；

按所述反射方向将所述激光信号转发至所述收端设备。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光中继卫星还包括聚焦系统，所述聚焦系统通过对入射的激光信号进行聚焦的方式，对所述激光信号进行信号增强。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继卫星包括遥控通信系统，所述遥控通信系统用于所述中继卫星和所述星座卫星通信系统中除所述中继卫星以外的设备进行通信。

10.根据权利要求1～9任一所述的方法，其特征在于，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的通信卫星；或，

所述发端设备包括星座卫星通信系统中的地面站，所述收端设备包括星座卫星通信系统中的地面站。

11.一种卫星中继通信的系统，其特征在于，该系统包括中继卫星、地面站和通信卫星，其中：

中继卫星接收发端设备发送的目标信号，所述中继卫星表示搭载RIS的卫星，所述中继卫星用于转发至少一种频段的信号，所述发端设备包括地面站和/或通信卫星；

所述中继卫星对所述目标信号进行反射，并控制所述目标信号转发至所述收端设备；其中所述收端设备包括地面站和/或通信卫星。

12.一种中继设备，其特征在于，该中继设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器可执行的程序，所述处理器用于读取所述存储器中的程序并执行权利要求1～10任一所述方法的步骤。

13.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～10任一所述方法的步骤。

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