CN117176241A - 一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，属于天基网络领域。该系统包括空间段、地面段与用户段三部分，空间段包括互联网通信卫星、互联网遥感卫星、互联网频谱感知卫星与互联网通感融合卫星，地面段包括综合信关站、综合管控中心、综合业务中心，用户段包括与空间段各型卫星相应的卫通终端。本发明可以利用通信星座已经构建的星间星地承载网，实时将感知信息进行回传，解决了单颗遥感类卫星信息只能在过境时段进行回传的弊端，极大地提高了天基网络的应用效能。

Description

一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统

技术领域

本发明涉及天基网络、卫星通信、卫星互联网、低轨卫星互联网等技术领域，特别是指一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统。

背景技术

传统的天基网络主要分为感知类、时空基准类、通信和中继等类型。通信类卫星由高轨、中轨和低轨不同高度的卫星或者星座实现。其中，高轨通信卫星由于覆盖全球需要的卫星数量少，对地稳定，因此发展早。

低轨通信卫星由于对地相对高速运动，只能通过星座系统才能实现全天候连续提供服务，因此发展晚，尤其是高频段、高速率的宽带星座发展更加欠缺。

感知类卫星多数为低轨道单颗卫星，其缺点是只能在卫星过境时段回传感知信息，因此无法实现感知信息在全球任意时间、任意地点的实时回传。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，该系统在星座中嵌入遥感类卫星、频谱感知类卫星，可以利用通信星座已经构建的星间星地承载网，实时将感知信息进行回传，解决了单颗遥感类卫星信息只能在过境时段进行回传的弊端，极大地提高了天基网络的应用效能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，包括空间段、地面段与用户段三部分，空间段包括互联网通信卫星、互联网遥感卫星、互联网频谱感知卫星与互联网通感融合卫星，地面段包括综合信关站、综合管控中心、综合业务中心，用户段包括与空间段各型卫星相应的卫通终端；

互联网通信卫星上部署有星间链路载荷、星地链路微波载荷、用户链路微波载荷以及第一多功能处理载荷平台；互联网通感融合卫星上部署有星间链路载荷、星地链路微波载荷、低分辨率传感器载荷、用户链路微波载荷以及第二多功能处理载荷平台；互联网遥感卫星上部署有星间链路载荷、高分辨率传感器载荷以及第三多功能处理载荷平台；互联网频谱感知卫星部署星间链路载荷、频谱感知微波载荷以及第四多功能处理载荷平台；

其中，高分辨率传感器载荷、低分辨率传感器载荷及频谱感知微波载荷用于信息感知与采集；星间链路载荷通过激光与微波两种模式实现卫星星间通信与星间组网；星地链路微波载荷提供馈电与感知数据的星上对地传输前处理功能，实现卫星指令上注、卫星数据回传落地、业务转接；用户链路微波载荷用于收发与处理地面各型卫通终端的微波信号；

多功能处理载荷平台基于SOC实现软件定义可重构，按不同卫星的类型配置不同的功能单元，包括：

感知信息处理单元：用于对原始数据进行缓存、抽取、压缩与编码处理；

控制单元：用于判别非通信任务类型、优先级、数据量监测，进行数据复接与自适应传输方式的选择，还有星间链路的选择；

馈电链路信号一体化处理单元：用于实现数据复接与自适应传输；

路由交换单元：用于支持各种业务数据的快速交换与路由；

用户链路信号处理单元：用于实现用户侧协议处理以及基带信号调制解调与编译码处理；

对于互联网遥感卫星与互联网频谱感知卫星，其多功能处理载荷平台加载感知信息处理单元、控制单元和路由交换单元；

互联网遥感卫星的高分辨率传感器载荷或互联网频谱感知卫星的频谱感知微波载荷采集遥感信息或频谱感知信息，经感知信息处理单元处理后，由控制单元根据综合管控中心的规划进行任务类型识别、优先级识别和数据量监控，识别后的任务类型与优先级以标签的形式插入感知数据中，数据量的监控结果结合综合管控中心的规划方案是星间链路选择的重要依据，用于决定选择一条星间链路还是多条星间链路；星间链路确定后，感知数据经路由交换单元路由至对应星间链路的星间链路载荷；此后，感知数据经星间链路发往互联网通信卫星或互联网通感融合卫星；

对于互联网通信卫星，其多功能处理载荷平台加载用户链路信号处理单元、控制单元、路由交换单元、馈电信号一体化处理单元；对于来自星间链路的非通信任务，互联网通信卫星星间链路载荷接收并处理感知数据，将其恢复成基带信号，随后控制单元提取感知数据的任务类型与优先级标签，并监控其数据量大小，根据综合管控中心的规划决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；随后，将感知数据路由至馈电信号一体化处理单元；馈电信号一体化处理单元完成感知数据与本星通信任务的数据复接和自适应编码调制后，将其送至星地链路微波载荷，实现对地传输；对于通信任务，互联网通信卫星通过用户链路微波载荷对各型卫通终端的用户链路微波信号进行微波信号处理，然后经用户链路信号处理单元进行基带信号处理；控制单元根据综合管控中心的规划及非通信任务数据量决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；馈电信号一体化处理单元在完成感知数据与通信任务的数据复接和自适应编码调制后，将数据送至星地链路微波载荷，实现对地传输；

对于互联网通感融合卫星，其多功能处理载荷平台加载感知信息处理单元、用户链路信号处理单元、控制单元、路由交换单元、馈电信号一体化处理单元；对于通信任务和来自星间链路的非通信任务，互联网通感融合卫星信号处理流程与互联网通信卫星完全相同；对于本星低分辨率传感器载荷采集的感知数据，经感知信息处理单元的信息抽取、压缩与编码处理后，由控制单元根据综合管控中心的规划进行任务类型识别、优先级识别和数据量监控，识别后的任务类型与优先级以标签的形式插入感知数据中，控制单元根据综合管控中心的规划与来自星间链路的非通信任务数据量，以及来自本星非通信任务的数据量决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；馈电信号一体化处理单元在完成数据复接与自适应编码调制后，将数据送至星地链路微波载荷，实现对地传输；

综合信关站部署星地微波链路处理设备和馈电感知一体化终端，其中，星地微波链路处理设备用于收发卫星下发的微波信号；馈电感知一体化终端用于处理卫星对地传输的通信数据和感知数据；

综合管控中心包括运控中心、通信网管控单元与非通信网管控单元，用于实现多星座系统多任务综合管控，包括连续不间断的通信模式下的系统管控，以及基于任务的遥感、频谱监测任务的管控；

综合业务中心实现通信功能信息的存储转发、物联网信息处理以及遥感信息、频谱感知信息、ADS-B\AIS信息以及导航增强信息的汇聚、存储和处理。

进一步地，在低轨通信星座中部署搭载高分辨率传感器载荷或频谱感知微波载荷的卫星，或直接将重量轻、功耗低的低分辨率遥感载荷集成于通信卫星；

部署搭载高分辨率传感器载荷的低轨通信星座的信息处理方式如下：

（1）互联网遥感卫星高分辨率传感器载荷采集信息；

（2）信息处理单元对采集到的信息进行缓存与压缩处理；

（3）采集到的信息经缓存与压缩处理后变为遥感数据，并由控制单元判断其任务类型，对于综合管控中心已规划的任务，执行已有的下传计划；对于综合管控中心未规划或临时的采集任务，通过数据量分析和监测，确定数据量大小；对于数据量大的任务，执行流量分担，确定星间链路；

（4）路由交换单元将遥感数据路由至对应星间链路的星间链路处理单元；

（5）遥感数据从互联网遥感卫星经星间链路传送至通信卫星；

（6）通信卫星的星间链路单元将接收到的遥感数据送至本星的路由交换单元，路由交换单元将遥感数据路由至馈电信号一体化处理单元；

（7）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知一体化处理；

（8）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（9）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（10）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户；

部署搭载频谱感知微波载荷的低轨通信星座的信息处理方式如下：

（1）互联网频谱感知卫星的频谱感知微波载荷采集频谱信息；

（2）信息处理单元对采集到的频谱信息进行缓存与压缩处理；

（3）采集到的信息经缓存与压缩处理后变为遥感数据，并由控制单元判断其任务类型，对于综合管控中心已规划的任务，执行已有的下传计划；对于综合管控中心未规划或临时的采集任务，通过数据量分析和监测，确定数据量大小；对于数据量大的任务，执行流量分担，确定星间链路；

（4）路由交换单元将遥感数据路由至对应星间链路的星间链路处理单元；

（5）遥感数据从互联网频谱感知卫星经星间链路传送至通信卫星；

（6）通信卫星的星间链路单元将接收到的遥感数据送至本星的路由交换单元，路由交换单元将遥感数据路由至馈电信号一体化处理单元；

（7）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知一体化处理；

（8）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（9）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（10）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户；

重量轻、功耗低的低分辨率遥感载荷直接集成于通信卫星时的信息处理方式如下：

（1）互联网通感融合卫星的低分辨率传感器载荷采集信息；

（2）信息处理单元对采集到的信息进行缓存并根据数据类型和数据量大小选择是否对信息进行压缩处理，进而形成遥感数据；

（3）处理后的遥感数据送至控制单元，控制单元将遥感数据的目的地设置为本星的馈电信号一体化处理单元，随后将遥感数据发送至路由交换单元；

（4）路由交换单元解析遥感数据的目的地地址，将其路由至馈电信号一体化处理单元；

（5）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知数据一体化处理；

（6）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（7）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（8）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户。

进一步地，综合管控中心支持通信任务与非通信任务相结合的、常态化的、自动管控流程，工作方式如下：

（1）综合管控中心的通信网管控单元首先对通信网络进行初始配置，并确认网络通联良好；随后对用户群信息进行配置，确认可以开展正常通信业务；最后开启常态化不间断运行管控，包括网络状态、通信流程、业务流量及分布、网络质量、通信质量、资源占用情况的监视和控制；

（2）综合管控中心的非通信任务管控单元对遥感、频谱感知的非通信业务进行需求筹划，逐次对各项任务进行规划，形成计划编排，并提出对通信网资源的占用需求；

（3）综合管控中心的非通信任务管控单元将对通信网资源的占用需求提报综合管控中心的运控中心，运控中心依据当前通信网状态并与通信网管控单元进行协商后做出判决；

（4）综合管控中心的通信网管控单元按照非通信任务管控单元提出的通信网资源需求的判决结果对通信网进行调整，即向卫星控制单元上注指令实现对星上资源的分配调整。

进一步地，本系统还包括馈电感知一体化链路，馈电感知一体化链路以互联网通信卫星或互联网通感融合卫星的星地链路微波载荷为基础，结合遥感信息的任务规划和数据量监测情况，以及链路信号质量进行链路自适应调整，实现遥感与通信的一体化传输，实现方式如下：

（1）互联网通信卫星或互联网通感融合卫星的控制单元对来自本星路由交换单元的数据进行任务类型监测；

（2）对于非通信任务进行数据量实时监测，数据量大小的判决依据综合管控中心的规划；

（3）控制单元的自适应传输控制依据综合管控中心的配置选择编码调制方案；

（4）馈电信号一体化处理单元将非通信任务数据与通信任务数据进行复接处理，复接后的数据执行编码调制并经馈电链路发送至综合信关站；

（5）综合信关站监测馈电链路信号质量状态并将其反馈至星上，星上控制单元判断馈电链路信号质量状态，若馈电链路信号质量状态满足综合管控中心设置的指标要求，则保持当前配置不变；若不满足指标要求，则执行步骤（6）；

（6）在允许提高载波发送功率的情况下，提高载波发送功率；若不允许提高载波发送功率，则根据数据量监测结果判断当前信息数据量是否过大，信息数据量过大时执行步骤（7），信息数据量较小时执行步骤（8）；

（7）判断当前各任务的用户优先级或任务优先级，优先保障高优先级任务，修改任务的数据复接方案，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量；

（8）修改编码调制方式，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量。

本发明的有益效果在于：

1、本系统在星座中嵌入遥感类卫星、频谱感知类卫星，可以利用通信星座已经构建的星间星地承载网，实时将感知信息进行回传，解决了单颗遥感类卫星信息只能在过境时段进行回传的弊端，极大提高了天基网络的应用效能。这样的星座不仅能够实现全球任何时间、任意地点的通信，还可以实现任何时间、任意地点的信息感知获取。

2、本系统包括互联网通信卫星、互联网通感融合卫星、互联网遥感卫星、互联网频谱感知卫星、综合信关站、综合管控中心、综合业务中心以及各型卫通终端。该系统支持以通信管理为主、兼顾多种功能管理的星座系统综合管控，且支持数传与通信一体化链路。

3、本发明实现了“单星单功能”向“单星多功能”、“单星座单功能”向“单星座多功能”的转变。一个星座在支持通信功能的同时，可以支持遥感等功能，单颗通信卫星可以采用统一的硬件平台处理多种功能，实现了星地链路仅支持通信或者数传等单一功能向多功能共用链路的转变，并实现了单一功能管控中心向多功能综合管控的转变。

附图说明

图1是低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统的结构示意图。

图2是星座管控处理流程图。

图3是馈电感知一体化链路的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

以图1所示由四颗卫星组成的低轨星座系统为例（实际可支持含有更多卫星的星座系统），本系统包括互联网通信卫星、互联网通感融合卫星、互联网遥感卫星、互联网频谱感知卫星，以及综合信关站、综合管控中心、综合业务中心和各型卫通终端。系统支持以通信管理为主、兼顾多种功能管理的星座系统综合管控，且支持数传与通信一体化链路，系统各型卫星配置多功能综合处理载荷平台。

互联网通信卫星部署星间链路载荷、星地链路载荷、用户链路微波载荷以及多功能处理载荷平台，多功能处理载荷平台包括用户链路信号处理单元、路由交换单元、馈电链路信号一体化处理单元和控制单元；

互联网通感融合卫星部署星间链路载荷、星地链路载荷、用户链路微波载荷、低分辨率传感器载荷以及多功能处理载荷平台，多功能处理载荷平台包括用户链路信号处理单元、路由交换单元、馈电链路信号一体化处理单元和控制单元；

互联网遥感卫星部署星间链路载荷、高分辨率传感器载荷以及多功能处理载荷平台，多功能处理载荷平台包括感知信息处理单元、路由交换单元和控制单元；

互联网频谱感知卫星部署星间链路载荷、频谱感知微波载荷以及多功能处理载荷平台，多功能处理载荷平台包括感知信息处理单元、路由交换单元和控制单元；

其中互联网通信卫星属于通信类卫星，互联网遥感卫星与互联网频谱感知卫星属于感知类卫星，互联网通感融合卫星兼有通信类卫星与感知类卫星特征。

综合信关站部署星地微波链路处理设备和馈电感知一体化终端，其中星地微波链路处理设备用于收发卫星下发的微波信号；馈电感知一体化终端用于处理卫星的通信和遥感数传信息。

综合管控中心实现多星座系统多任务综合管控，包括连续不间断的通信模式下的系统管控，以及基于任务的遥感、频谱监测等任务的管控。

综合业务中心实现通信功能信息的存储转发、物联网信息处理以及遥感信息、频谱感知信息、ADS-B\AIS信息以及导航增强信息的汇聚、存储和处理。

多功能处理载荷平台基于SOC实现软件定义可重构，按不同卫星的类型配置不同的功能单元，包括：

感知信息处理单元：由于非通信任务存在原始数据量巨大的可能，所以需要星上有较强的计算处理能力对原始数据进行缓存、抽取、压缩与编码处理；

控制单元：用于判别非通信任务类型、优先级、数据量监测，进行数据复接与自适应传输方式的选择，还有星间链路的选择；

馈电链路信号一体化处理单元：根据信号类型、业务量大小选择链路复接方式、调制编码类型和载波速率，并实现信号一体化的协议处理和调制编码处理；

路由交换单元：支持各种业务数据的快速路由和交换；

用户链路信号处理单元：提供用户侧协议处理、调制解调和编译码处理。

其他各型载荷的主要功能包括：

高分辨率传感器载荷、低分辨率传感器载荷及频谱感知微波载荷：其为部署在卫星上的检测装置，也可包括ADS-B（广播式自动相关监视系统）和AIS（船舶自动识别系统）等专用载荷，用于信息感知和采集。分为高分辨率遥感载荷、低分辨率遥感载荷和频谱感知载荷等。高分辨率遥感载荷采集的数据量较大，低分辨率遥感载荷采集的数据量较小；

星间链路载荷：支持激光和微波两种模式，用于卫星星间通信和星间组网；

星地链路微波载荷：提供馈电和感知数据的星地传输前处理，用于提供卫星指令上注、卫星数据回传落地、业务转接等功能；

用户链路微波载荷：提供用户链路传输前处理，用于收发与处理地面各型卫通终端的微波信号。

本系统通过两种方法实现了感知类功能嵌入低轨通信星座。方法一：在低轨通信星座中部署搭载高分辨率遥感载荷或频谱感知载荷的卫星，借助低轨通信星座已经建立的全天候可用的星间星地网络，将感知信息实时回传地面；方法二：通信卫星集成搭载重量轻、功耗低的低分辨率遥感载荷，这样可避免单独部署感知类卫星，减少了卫星数量和成本。通过这两种方法，并借助多功能综合处理载荷平台，使卫星互联网星座，不仅支持宽带卫星通信，还支持多种非通信功能。以下说明方法的处理流程。

方法一信息处理流程：

（1）互联网遥感卫星高分辨率传感器采集信息。

（2）信息处理单元对采集到的信息进行缓存、抽取、压缩与编码处理。

（3）信息经初步处理后变为遥感数据，并由控制单元判断其任务类型，对于已有的管控规划的任务，执行已有下传计划；对于管控没有规划或临时的采集任务，通过业务量分析和监测，确定业务量大小；对于业务量大的任务，执行流量分担，确定星间链路。

（4）路由交换单元将遥感数据路由至对应星间链路的星间链路载荷。

（5）遥感数据从遥感卫星经星间链路传送至通信卫星。

（6）通信卫星的星间链路载荷将接收到的遥感数据送至路由交换单元，路由交换单元将遥感数据路由至馈电信号一体化处理单元。

（7）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行遥感通信数据一体化处理（根据数据内容选择编码调制方案和协议类型）。

（8）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站。

（9）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析。

（10）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户和业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户、将通信类数据发送至通信用户。

方法二信息处理流程：

（1）互联网通感融合卫星低分辨率遥感载荷采集信息。

（2）感知信息处理单元对采集到的信息进行缓存并根据数据类型和数据量大小选择是否对信息进行抽取和压缩，最后经编码形成遥感数据。

（3）处理后的遥感数据送至控制单元。由于本星是通感融合卫星，卫星具备下传能力，不需要星间传送，所以控制单元将遥感数据的目的地设置为本星的馈电信号一体化处理单元，随后将遥感数据发送至路由交换单元。

（4）路由交换单元解析遥感数据的目的地地址，将其路由至馈电信号一体化处理单元。

之后的处理流程同方法一的步骤（7）~（10）。

本系统具备以通信管理为主、兼顾多种功能管理的星座系统综合管控，支持通信任务与非通信任务相结合的、常态化的、自动管控流程，如图2所示，其主要步骤如下：

（1）综合管控中心的通信网管控单元首先对通信网络进行初始配置，并确认网络通联良好；随后对用户群信息进行配置，确认可以开展正常通信业务；最后开启常态化不间断运行管控，包括网络状态、通信流程、业务流量及分布、网络质量、通信质量、资源占用情况的监视和控制；

（2）综合管控中心的非通信任务管控单元对遥感、频谱感知的非通信业务进行需求筹划，逐次对各项任务进行规划，形成计划编排，并提出对通信网资源的占用需求；

（3）综合管控中心的非通信任务管控单元将对通信网资源的占用需求提报综合管控中心的运控中心，运控中心依据当前通信网状态并与通信网管控单元进行协商后做出判决；

（4）综合管控中心的通信网管控单元按照非通信任务管控单元提出的通信网资源需求的判决结果对通信网进行调整，即向卫星控制单元上注指令实现对星上资源的分配调整。

本系统支持遥感数传与通信一体化链路。星上对地传输链路处理是以通信星座对地传输载荷为基础、结合遥感信息的下传任务规划或业务量监测情况，以及链路信号质量进行链路自适应调整。如图3所示，其主要实现步骤如下：

（1）互联网通信卫星或互联网通感融合卫星的控制单元对来自本星路由交换单元的数据进行任务类型监测；

（2）对于非通信任务进行数据量实时监测，数据量大小的判决依据综合管控中心的规划；

（3）控制单元的自适应传输控制依据综合管控中心的配置选择编码调制方案；

（4）馈电信号一体化处理单元将非通信任务数据与通信任务数据进行复接处理，复接后的数据执行编码调制并经馈电链路发送至综合信关站；

（5）综合信关站监测馈电链路信号质量状态并将其反馈至星上，星上控制单元判断馈电链路信号质量状态，若馈电链路信号质量状态满足综合管控中心设置的指标要求，则保持当前配置不变；若不满足指标要求，则执行步骤（6）；

（6）在允许提高载波发送功率的情况下，提高载波发送功率；若不允许提高载波发送功率，则根据数据量监测结果判断当前信息数据量是否过大，信息数据量过大时执行步骤（7），信息数据量较小时执行步骤（8）；

（7）判断当前各任务的用户优先级或任务优先级，优先保障高优先级任务，修改任务的数据复接方案，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量；

（8）修改编码调制方式，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量。

本系统各型卫星搭载多功能综合处理载荷平台。其实现方法的特征在于该载荷平台支持软件定义可重构。通信遥感融合的卫星或星座需要灵活的载荷调整能力，软件定义可重构载荷可按需配置卫星功能。通过可编程硬件和网络功能虚拟化，地面可实时调整更新卫星功能，可以实现卫星资源灵活重组、载荷功能快速重构，以满足通信任务和非通信任务等各种需求。搭载可重构载荷的卫星能最大限度提高硬件集成度、实现一星多能。

总之，本发明通过载荷功能模块化、载荷硬件平台统一化和软件可重构方法，最大限度提高硬件集成度；通过将感知类载荷嵌入到低轨卫星通信系统内，实现低轨卫星通信系统的通感融合；通过常态化、智能化的分类分时分级的管控流程，实现对通信任务与非通信任务的一体化监测、处理和管控。最终实现单载荷多功能、单星多功能、单星座多功能。

Claims (4)

1.一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，其特征在于，包括空间段、地面段与用户段三部分，空间段包括互联网通信卫星、互联网遥感卫星、互联网频谱感知卫星与互联网通感融合卫星，地面段包括综合信关站、综合管控中心、综合业务中心，用户段包括与空间段各型卫星相应的卫通终端；

互联网通信卫星上部署有星间链路载荷、星地链路微波载荷、用户链路微波载荷以及第一多功能处理载荷平台；互联网通感融合卫星上部署有星间链路载荷、星地链路微波载荷、低分辨率传感器载荷、用户链路微波载荷以及第二多功能处理载荷平台；互联网遥感卫星上部署有星间链路载荷、高分辨率传感器载荷以及第三多功能处理载荷平台；互联网频谱感知卫星部署星间链路载荷、频谱感知微波载荷以及第四多功能处理载荷平台；

其中，高分辨率传感器载荷、低分辨率传感器载荷及频谱感知微波载荷用于信息感知与采集；星间链路载荷通过激光与微波两种模式实现卫星星间通信与星间组网；星地链路微波载荷提供馈电与感知数据的星上对地传输前处理功能，实现卫星指令上注、卫星数据回传落地、业务转接；用户链路微波载荷用于收发与处理地面各型卫通终端的微波信号；

多功能处理载荷平台基于SOC实现软件定义可重构，按不同卫星的类型配置不同的功能单元，包括：

感知信息处理单元：用于对原始数据进行缓存、抽取、压缩与编码处理；

控制单元：用于判别非通信任务类型、优先级、数据量监测，进行数据复接与自适应传输方式的选择，还有星间链路的选择；

馈电链路信号一体化处理单元：用于实现数据复接与自适应传输；

路由交换单元：用于支持各种业务数据的快速交换与路由；

用户链路信号处理单元：用于实现用户侧协议处理以及基带信号调制解调与编译码处理；

对于互联网遥感卫星与互联网频谱感知卫星，其多功能处理载荷平台加载感知信息处理单元、控制单元和路由交换单元；

互联网遥感卫星的高分辨率传感器载荷或互联网频谱感知卫星的频谱感知微波载荷采集遥感信息或频谱感知信息，经感知信息处理单元处理后，由控制单元根据综合管控中心的规划进行任务类型识别、优先级识别和数据量监控，识别后的任务类型与优先级以标签的形式插入感知数据中，数据量的监控结果结合综合管控中心的规划方案是星间链路选择的重要依据，用于决定选择一条星间链路还是多条星间链路；星间链路确定后，感知数据经路由交换单元路由至对应星间链路的星间链路载荷；此后，感知数据经星间链路发往互联网通信卫星或互联网通感融合卫星；

对于互联网通信卫星，其多功能处理载荷平台加载用户链路信号处理单元、控制单元、路由交换单元、馈电信号一体化处理单元；对于来自星间链路的非通信任务，互联网通信卫星星间链路载荷接收并处理感知数据，将其恢复成基带信号，随后控制单元提取感知数据的任务类型与优先级标签，并监控其数据量大小，根据综合管控中心的规划决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；随后，将感知数据路由至馈电信号一体化处理单元；馈电信号一体化处理单元完成感知数据与本星通信任务的数据复接和自适应编码调制后，将其送至星地链路微波载荷，实现对地传输；对于通信任务，互联网通信卫星通过用户链路微波载荷对各型卫通终端的用户链路微波信号进行微波信号处理，然后经用户链路信号处理单元进行基带信号处理；控制单元根据综合管控中心的规划及非通信任务数据量决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；馈电信号一体化处理单元在完成感知数据与通信任务的数据复接和自适应编码调制后，将数据送至星地链路微波载荷，实现对地传输；

对于互联网通感融合卫星，其多功能处理载荷平台加载感知信息处理单元、用户链路信号处理单元、控制单元、路由交换单元、馈电信号一体化处理单元；对于通信任务和来自星间链路的非通信任务，互联网通感融合卫星信号处理流程与互联网通信卫星完全相同；对于本星低分辨率传感器载荷采集的感知数据，经感知信息处理单元的信息抽取、压缩与编码处理后，由控制单元根据综合管控中心的规划进行任务类型识别、优先级识别和数据量监控，识别后的任务类型与优先级以标签的形式插入感知数据中，控制单元根据综合管控中心的规划与来自星间链路的非通信任务数据量，以及来自本星非通信任务的数据量决定采用的复接方式与自适应编码调制方式；馈电信号一体化处理单元在完成数据复接与自适应编码调制后，将数据送至星地链路微波载荷，实现对地传输；

综合信关站部署星地微波链路处理设备和馈电感知一体化终端，其中，星地微波链路处理设备用于收发卫星下发的微波信号；馈电感知一体化终端用于处理卫星对地传输的通信数据和感知数据；

综合管控中心包括运控中心、通信网管控单元与非通信网管控单元，用于实现多星座系统多任务综合管控，包括连续不间断的通信模式下的系统管控，以及基于任务的遥感、频谱监测任务的管控；

综合业务中心实现通信功能信息的存储转发、物联网信息处理以及遥感信息、频谱感知信息、ADS-BAIS信息以及导航增强信息的汇聚、存储和处理。

2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，其特征在于，在低轨通信星座中部署搭载高分辨率传感器载荷或频谱感知微波载荷的卫星，或直接将重量轻、功耗低的低分辨率遥感载荷集成于通信卫星；

部署搭载高分辨率传感器载荷的低轨通信星座的信息处理方式如下：

（1）互联网遥感卫星高分辨率传感器载荷采集信息；

（2）信息处理单元对采集到的信息进行缓存与压缩处理；

（3）采集到的信息经缓存与压缩处理后变为遥感数据，并由控制单元判断其任务类型，对于综合管控中心已规划的任务，执行已有的下传计划；对于综合管控中心未规划或临时的采集任务，通过数据量分析和监测，确定数据量大小；对于数据量大的任务，执行流量分担，确定星间链路；

（4）路由交换单元将遥感数据路由至对应星间链路的星间链路处理单元；

（5）遥感数据从互联网遥感卫星经星间链路传送至通信卫星；

（6）通信卫星的星间链路单元将接收到的遥感数据送至本星的路由交换单元，路由交换单元将遥感数据路由至馈电信号一体化处理单元；

（7）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知一体化处理；

（8）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（9）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（10）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户；

部署搭载频谱感知微波载荷的低轨通信星座的信息处理方式如下：

（1）互联网频谱感知卫星的频谱感知微波载荷采集频谱信息；

（2）信息处理单元对采集到的频谱信息进行缓存与压缩处理；

（3）采集到的信息经缓存与压缩处理后变为遥感数据，并由控制单元判断其任务类型，对于综合管控中心已规划的任务，执行已有的下传计划；对于综合管控中心未规划或临时的采集任务，通过数据量分析和监测，确定数据量大小；对于数据量大的任务，执行流量分担，确定星间链路；

（4）路由交换单元将遥感数据路由至对应星间链路的星间链路处理单元；

（5）遥感数据从互联网频谱感知卫星经星间链路传送至通信卫星；

（6）通信卫星的星间链路单元将接收到的遥感数据送至本星的路由交换单元，路由交换单元将遥感数据路由至馈电信号一体化处理单元；

（7）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知一体化处理；

（8）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（9）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（10）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户；

重量轻、功耗低的低分辨率遥感载荷直接集成于通信卫星时的信息处理方式如下：

（1）互联网通感融合卫星的低分辨率传感器载荷采集信息；

（2）信息处理单元对采集到的信息进行缓存并根据数据类型和数据量大小选择是否对信息进行压缩处理，进而形成遥感数据；

（3）处理后的遥感数据送至控制单元，控制单元将遥感数据的目的地设置为本星的馈电信号一体化处理单元，随后将遥感数据发送至路由交换单元；

（4）路由交换单元解析遥感数据的目的地地址，将其路由至馈电信号一体化处理单元；

（5）馈电信号一体化处理单元将遥感数据与来自本星用户链路信号处理单元或其他通信卫星的通信数据进行馈电感知数据一体化处理；

（6）处理后的数据经星地微波链路发送至综合信关站；

（7）综合信关站的星地微波处理单元将接收到数据进行馈电数据一体化解析；

（8）解析后的数据送至综合业务中心，综合业务中心按照用户与业务类型将感知类数据经产品生成处理后发送至遥感用户，将通信类数据发送至通信用户。

3.根据权利要求1所述的一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，其特征在于，综合管控中心支持通信任务与非通信任务相结合的、常态化的、自动管控流程，工作方式如下：

（1）综合管控中心的通信网管控单元首先对通信网络进行初始配置，并确认网络通联良好；随后对用户群信息进行配置，确认可以开展正常通信业务；最后开启常态化不间断运行管控，包括网络状态、通信流程、业务流量及分布、网络质量、通信质量、资源占用情况的监视和控制；

（2）综合管控中心的非通信任务管控单元对遥感、频谱感知的非通信业务进行需求筹划，逐次对各项任务进行规划，形成计划编排，并提出对通信网资源的占用需求；

（3）综合管控中心的非通信任务管控单元将对通信网资源的占用需求提报综合管控中心的运控中心，运控中心依据当前通信网状态并与通信网管控单元进行协商后做出判决；

（4）综合管控中心的通信网管控单元按照非通信任务管控单元提出的通信网资源需求的判决结果对通信网进行调整，即向卫星控制单元上注指令实现对星上资源的分配调整。

4.根据权利要求1所述的一种低轨卫星互联网星座多功能高效集成系统，其特征在于，还包括馈电感知一体化链路，馈电感知一体化链路以互联网通信卫星或互联网通感融合卫星的星地链路微波载荷为基础，结合遥感信息的任务规划和数据量监测情况，以及链路信号质量进行链路自适应调整，实现遥感与通信的一体化传输，实现方式如下：

（1）互联网通信卫星或互联网通感融合卫星的控制单元对来自本星路由交换单元的数据进行任务类型监测；

（2）对于非通信任务进行数据量实时监测，数据量大小的判决依据综合管控中心的规划；

（3）控制单元的自适应传输控制依据综合管控中心的配置选择编码调制方案；

（4）馈电信号一体化处理单元将非通信任务数据与通信任务数据进行复接处理，复接后的数据执行编码调制并经馈电链路发送至综合信关站；

（5）综合信关站监测馈电链路信号质量状态并将其反馈至星上，星上控制单元判断馈电链路信号质量状态，若馈电链路信号质量状态满足综合管控中心设置的指标要求，则保持当前配置不变；若不满足指标要求，则执行步骤（6）；

（6）在允许提高载波发送功率的情况下，提高载波发送功率；若不允许提高载波发送功率，则根据数据量监测结果判断当前信息数据量是否过大，信息数据量过大时执行步骤（7），信息数据量较小时执行步骤（8）；

（7）判断当前各任务的用户优先级或任务优先级，优先保障高优先级任务，修改任务的数据复接方案，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量；

（8）修改编码调制方式，降低载波信息速率，用于保证馈电链路信号质量。