CN213043681U - 一种极轨卫星的测运控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种极轨卫星的测运控系统，包括站控中心，地面测运控设备、星地链路、多个极轨卫星和星间链路，多个极轨卫星通过星间链路连接，多个极轨卫星和地面测运控设备通过星地链路连接，在任一时刻，地面测运控设备通过星地链路和多个极轨卫星中的任一极轨卫星通信连接，地面测运控设备能够基于多个极轨卫星生成作业任务，并基于作业任务向多个极轨卫星收发数据，站控中心和地面测运控设备连接，用来接收来自地面测运控设备发送的极轨卫星数据。通过在任一时刻，星座中只会存在一个极轨卫星和地面测运控设备通信，因此，可以在不提高建设成本的前提下解决任务调度冲突问题。

Description

一种极轨卫星的测运控系统

技术领域

本申请涉及卫星技术领域，尤其涉及一种极轨卫星的测运控系统。

背景技术

极轨轨道是轨道平面与赤道面夹角为90°的人造地球卫星轨道，在此轨道上的卫星被称为极轨卫星。极轨卫星组成的星座不仅可以经过静止轨道卫星的覆盖盲区——南北极附近上空，更能覆盖到几乎全球的区域。

但是由于极轨卫星运动的轨迹几乎与赤道平面垂直，而地球的南北极建设地面接收站难度较大，所以当极轨卫星处于极地区域时，地面站对卫星的捕获较为困难，过境时间较短，造成一定时间段卫星数据的丢失。因此可以在在极地区域建设地面站，以此达到捕获运行到极地区域极轨卫星的数据。

然而，由于极轨卫星绕地球南北极飞行，整个极轨星座在赤道面密集度较低，而在极地区域星座密度较高，当多星在轨运行时，不可避免会出现多星同时经过极区地面站的情况。同一个站可能需要同时捕获多个卫星，接收多个卫星的数据，造成任务调度的冲突，如果增加地球站或在站内增加设备，不仅会提高建设成本，也对在高纬度甚至极地地区建设地面接收站带来了更大的难度。因此，有必要提供一种可行的方案，在不提高建设成本的前提下解决任务调度冲突问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种极轨卫星的测运控系统，用于在不提高建设成本的前提下解决任务调度冲突问题。

一方面，本申请实施例提供了一种极轨卫星的测运控系统，包括站控中心，地面测运控设备、星地链路、多个极轨卫星和星间链路；

多个极轨卫星通过星间链路连接；

多个极轨卫星和地面测运控设备通过星地链路连接；其中，在任一时刻，地面测运控设备通过星地链路和多个极轨卫星中的任一极轨卫星通信连接；

地面测运控设备能够基于多个极轨卫星生成作业任务，并基于作业任务向多个极轨卫星收发数据；

站控中心和地面测运控设备连接，用来接收来自地面测运控设备发送的极轨卫星数据。

可选的，地面测运控设备包括天伺馈分系统、信道分系统、基带分系统；

信道分系统分别和天伺馈分系统、基带分系统连接；

天伺馈分系统用于控制对极轨卫星的天线指向，并接收来自极轨卫星的第一种类信号；

信道分系统用于接收来自天伺馈分系统的第一种类信号，并对第一种类信号进行变频放大处理并传输至基带分系统；

基带分系统用于对来自信道分系统的第一种类信号进行调制解调处理。

可选的，信道分系统用于对来自基带分系统的第二种类信号进行变频放大处理并传输至天伺馈分系统；

天伺馈分系统用于发送第二种类信号。

可选的，第一种类信号包括遥测信号和数传信号；第二种类信号包括遥控信号、遥测信号和数据注入信号。

可选的，天伺馈分系统包括天线罩、天馈系统、伺服系统和附属设备；天馈系统包括天线和馈线。

可选的，基带分系统包括测控综合基带、解调器、调制器、记录传输服务器；

测控综合基带用于完成对遥控信号和遥测信号的处理；

解调器和调制器分别用于完成对数据注入信号的解调处理和调制处理；

记录传输服务器用于完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的记录、传输和回放。

可选的，信道分系统包括变频器、功率放大器和低噪声放大器；

变频器包括上变频器，用于完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的变频处理；

功率放大器用于完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的功率放大处理；

低噪声放大器用于完成对遥测信号和数传信号的低噪声放大处理；

变频器包括下变频器，用于完成对遥测信号和数传信号的变频处理。

可选的，变频器还包括校零测试变频器和小环比对变频器，用于完成系统校零测试和闭环测试。

可选的，地面测运控设备还包括站控分系统和设备保障分系统；

站控分系统用于实现对系统的远程监控；

设备保障分系统包括时频设备、交换机、机柜、壁垒和电缆网设备，用于为系统测试工作和地面测运控系统的运行工作提供保障。

可选的，站控中心包括数据接收设备、数据库服务器、发控站和上位机设备；

数据接收设备用于接收来自地面测运控设备发送的极轨卫星数据；

数据库服务器用于存储极轨卫星数据；并将部分极轨卫星数据传输至上位机设备；

上位机设备用于将接收到的极轨卫星数据显示于人机交互界面；

发控台用于发送遥控指令。

本申请实施例提供的提供了一种极轨卫星的测运控系统，具有如下技术效果：站控中心，地面测运控设备、星地链路、多个极轨卫星和星间链路，多个极轨卫星通过星间链路连接，多个极轨卫星和地面测运控设备通过星地链路连接，其中，在任一时刻，地面测运控设备通过星地链路和多个极轨卫星中的任一极轨卫星通信连接，地面测运控设备能够基于多个极轨卫星生成作业任务，并基于作业任务向多个极轨卫星收发数据，站控中心和地面测运控设备连接，用来接收来自地面测运控设备发送的极轨卫星数据。通过建立站控中心、地面测运控设备、星地链路和星间链路的测运控方法，且保证在任一时刻，星座中只会存在一个极轨卫星作为中转卫星，和地面测运控设备通信，因此，可以在不提高建设成本的前提下解决任务调度冲突问题

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本申请实施例提供的一种极轨卫星的测运控系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种站控中心的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种地面测运控设备的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种天伺馈分系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种基带分系统的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种信道分系统的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种地面测运控设备的结构示意图。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据集在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种极轨卫星的测运控系统的结构示意图，该测运控系统包括站控中心101，地面测运控设备102、星地链路103、多个极轨卫星104和星间链路105。其中，多个极轨卫星104通过星间链路105连接，可选的，星间链路用于同轨道不同极轨卫星之间的数据传输。星间链路是指的卫星与卫星之间通信链路(星间路由)，且同时具有双向伪距测量的功能。如图1所示，整个星座存在4个极轨卫星104(S1，S2，S3和S4)，通过4条星间链路连接。

多个极轨卫星104和地面测运控设备102通过星地链路103连接。其中，在任一时刻，地面测运控设备102通过星地链路103和多个极轨卫星104中的任一极轨卫星105通信连接，换句话说，本申请实施例中，同一时刻，星座中只会存在一个极轨卫星作为中转卫星，和地面测运控设备通信。其他的极轨卫星都是直接将信号发送给该中转卫星，或者通过其他的极轨卫星将信号发送给该中转卫星，然后通过该中转卫星将信号发送给地面测运控设备的。

地面测运控设备102能够基于多个极轨卫星生成作业任务，并基于作业任务向多个极轨卫星104收发数据。站控中心101和地面测运控设备102连接，用来接收来自地面测运控设备102发送的极轨卫星数据。

本申请提供的实施例中，由于同一时刻，只存在一个极轨卫星作为中转卫星，和地面测运控设备通信，其他的极轨卫星都是直接将信号发送给该中转卫星，或者通过其他的极轨卫星将信号发送给该中转卫星，然后通过该中转卫星将信号发送给地面测运控设备，因此，无需大量建立地面接收站，只需要使用星地链路和星间链路就可以完成数据的传输，减少了运控硬件成本，T可以提高维护效率，同时，也避免了各个极轨卫星和地面测运控设备单独通信导致的任务调度冲突问题。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种站控中心的结构示意图，该示意图中，站控中心101包括数据接收设备1011、数据库服务器1012、发控台1013和上位机设备1014。其中，数据接收设备1011和数据库服务器1012连接，数据库服务器1012和发控台1013连接，数据库服务器1012和发控台1013连接。数据接收设备1011用于接收来自地面测运控设备102发送的极轨卫星数据，数据库服务器1011用于存储极轨卫星数据，并将部分极轨卫星数据传输至上位机设设备1014。上位机设备1014用于将接收到的极轨卫星数据显示于人机交互界面，此外，上位机设备1014还可以主动读取数据库服务器1012的数据，将在人机交互界面上显示该数据对应的极轨卫星的运行状态。发控台1013用于发送遥控指令给地面测运控设备102，以使地面测运控设备102生成作业任务，并基于作业任务向多个极轨卫星104收发数据。可选的，遥控指令可以保存在数据库服务器1012中。

请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种地面测运控设备的结构示意图，该示意图中，地面测运控设备102包括天伺馈分系统1021、信道分系统1022和基带分系统1023。其中，信道分系统1022分别和天伺馈分系统1021、基带分系统1023连接。

可选的，图4是本申请实施例提供的一种天伺馈分系统的结构示意图，该示意图中，天伺馈分系统1021包括天线罩10211、天馈系统10212、伺服系统10213和附属设备10214，其中，天馈系统10212包括天线和馈线。馈线是配电网中的一个术语，它可以指与任一配网节点相连接的支路，可以是馈入支路，也可以是馈出支路。伺服系统10213是是物体的位置、方位、状态等输出被控量跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系统。

可选的，图5是本申请实施例提供的一种基带分系统的结构示意图，该示意图中，基带分系统1023包括测控综合基带10231、解调器10232、调制器10233、记录传输服务器10234。其中，记录传输服务器10234可以配置有记录传输软件。

可选的，图6是本申请实施例提供的一种信道分系统的结构示意图，该示意图中，信道分系统1022包括变频器10221、功率放大器10222和低噪声放大器10223。其中，变频器10221可以包括上变频器和下变频器。

一种可选的实施方式中，天伺馈分系统1021用于控制对极轨卫星的天线指向，并通过星地链路103接收来自极轨卫星104的第一种类信号，并将该第一种类信号发送至信道分系统。对应的，信道分系统1022用于接收来自天伺馈分系统1021的第一种类信号，并对第一种类信号进行变频放大处理并传输至基带分系统1023，基带分系统用于对来自信道分系统的第一种类信号进行调制解调处理。可选的，第一种类信号可以包括遥测信号和数传信号。

具体的，天伺馈分系统1021通过其包含的天馈系统10212、伺服系统10213和附属设备10214可以对极轨卫星进行高精度的指向控制，进行信号的及时捕获以及对极轨卫星进行稳定追踪。也就是控制天馈系统中的天线朝着哪个方向指向极轨卫星，完成信号的发送和接收。天伺馈分系统1021通过星地链路103接收来自一个极轨卫星104传输的遥测信号和数传信号后，将遥测信号和数传信号传输至信道分系统1022，信道分系统1022中的低噪声放大器10223可以对遥测信号和数传信号的低噪声放大处理，并通过变频器10221中包括的下变频器完成对遥测信号和数传信号的变频处理，随后将处理后的遥测信号和数传信号传输至基带分系统1023。进一步的，基带分系统1023中的测控综合基带10231对遥测信号和数传信号进行处理后，发送至解调器10233对其进行信号解调处理。解调后的遥测信号和数传信号可以被发送至站控中心101，存储在数据库服务器1012中备用。可选的，解调器可以是高速解调器。

另一种可选的实施方式中，信道分系统1022可以对来自基带分系统1023的第二种类信号进行变频放大处理并传输至天伺馈分系统1021，由天伺馈分系统1021发送第二种类信号至极轨卫星。可选的，第二种类信号可以包括遥控信号、遥测信号和数据注入信号。其中，该数据注入信号可以是高码率数据注入信号。

具体的，基带分系统1023接收到基于发控台1013的控制指令生成的遥控信号和遥测信号后，测控综合基带10231可以完成对遥控信号和遥测信号的处理，解调器10232和调制器10233分别用于完成对数据注入信号的解调处理和调制处理。随后，承载有记录传输软件的记录传输服务器10234可以完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的记录、传输和回放。基带分系统1023将遥控信号、遥测信号和数据注入信号发送至信道分系统1022，中变频器10221中包括的上变频器可以完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的变频处理，且功率放大器10222可以完成对遥控信号、遥测信号和数据注入信号的功率放大处理。经过变频放大后的遥控信号、遥测信号和数据注入信号被信道分系统1022传输至天伺馈分系统1021，由天伺馈分系统1021进行发送。

可选的，变频器10221还可以包括校零测试变频器和小环比对变频器，分别用于完成系统校零测试和闭环测试。

可选的，图7是本申请实施例提供的一种地面测运控设备的结构示意图，其中，除了包括天伺馈分系统1021、信道分系统1022和基带分系统1023，还包括站控分系统1024和设备保障分系统1025。站控分系统用于实现对系统的远程监控，具体的，站控分系统1024负责接收任务计划和轨道根数，生成接收任务作业计划，自动控制上述各个分系统的配置参数，完成跟踪、接收、记录及传输任务。除此之外，站控分系统1024还负责跟踪、监视任务流程的执行过程，上报业务运行状态，实现站内设备的统一控制和集中监视。实现对各分系统的设备进行灵活配置，完成设备管理和参数本地设置，实现对系统的远程登录、监视和控制，可以通过远程访问监控整站状态，了解运行状态，实现系统的自动测试，故障诊断与上报和软件自动升级功能。

设备保障分系统1025包括时频设备、交换机、机柜、壁垒和电缆网设备，用于为系统测试工作和地面测运控系统的运行工作提供保障。

基于上述的示意图举个例子，站控中心102可以通过星地链路(接入路由)建立经由境内星与境外星的通信，实现境外星遥测数据的回传和遥控指令的上注。在发送指令过程中，地面站的天伺馈分系统1021实际只通过接入路由将指令发送给极轨卫星S2，而S1与S3通过星间链路接收S2转发的指令，S4可以接收S2发送的二次指令或者S4可以接收S3发送的二次指令.反之，当测运控系统接收星上数据时，数据发送路径为S4至S1，S1至S2，最后通过星地链路发送给地面测运控设备；或者S4至S3，S3至S2，最后通过星地链路发送给地面测运控设备。

现有技术中，也存在在高纬度或两极地区增加建设地面站来解决卫星与地面设备之间的任务调度冲突问题，然而，这种方法不仅会增加建设成本也会提高建设的难度，其主要原因是在高纬度地区建设地面站在供暖，供电方面困难，后期的维护工作也难度较大。

另外，当多星运行轨道位于高纬度或南北极时，由于轨道漂移，各星之间的相位会发生变化，即随着多星的在轨运行时间推移，各星之间的相位会发生变化。相位变化会导致在轨各星之间出现过站冲突，一个站可能同时捕获多颗星，接收到多星传输的数据，也会带来任务调度的冲突，导致地面站在跟踪卫星时无法同时跟踪多颗卫星，任务调度出现冲突。

当然，也存下一些在不提高建设成本的前提下解决任务调度冲突问题的方法，比如，站控中心根据冲突的优先级情况配置地面接收资源或提出卫星轨道控制请求等，以便保证数据的正常接收。此种方法在没有更多的资源下，多星过境时，只能通过优先级的判断，保障优先级为高的极轨卫星数据的正常接收或指令的发送。当两星之间的相位过小时，会导致两星之间的无线电干扰，影响数据接收质量。

因此，以上提供的方案，无论是从增加地面接收站的设备还是通过判断优先级的方法来解决，都不能有效的解决极轨星座卫星数据接收的问题，而本申请通过建立站控中心、地面测运控设备、星地链路和星间链路的测运控方法，且保证在任一时刻，星座中只会存在一个极轨卫星作为中转卫星，和地面测运控设备通信，如此，可以解决了上述两个问题，在不需要增加地面接收站设备的情况下，保证了卫星数据的接收和地面站指令的发送，还可以利用星间路由完成同轨道间卫星的通信，避免设计优先级选择等复杂算法，降低了软件开发的成本。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极轨卫星的测运控系统，其特征在于，包括站控中心，地面测运控设备、星地链路、多个极轨卫星和星间链路；

所述多个极轨卫星通过所述星间链路连接；

所述多个极轨卫星和所述地面测运控设备通过所述星地链路连接；其中，在任一时刻，所述地面测运控设备通过所述星地链路和所述多个极轨卫星中的任一极轨卫星通信连接；

所述地面测运控设备能够基于所述多个极轨卫星生成作业任务，并基于所述作业任务向所述多个极轨卫星收发数据；

所述站控中心和所述地面测运控设备连接，用来接收来自所述地面测运控设备发送的所述极轨卫星数据。

2.根据权利要求1所述的测运控系统，其特征在于，所述地面测运控设备包括天伺馈分系统、信道分系统、基带分系统；

所述信道分系统分别和所述天伺馈分系统、所述基带分系统连接；

所述天伺馈分系统用于控制对所述极轨卫星的天线指向，并接收来自所述极轨卫星的第一种类信号；

所述信道分系统用于接收来自所述天伺馈分系统的所述第一种类信号，并对所述第一种类信号进行变频放大处理并传输至所述基带分系统；

所述基带分系统用于对来自所述信道分系统的所述第一种类信号进行调制解调处理。

3.根据权利要求2所述的测运控系统，其特征在于，

所述信道分系统用于对来自所述基带分系统的第二种类信号进行变频放大处理并传输至所述天伺馈分系统；

所述天伺馈分系统用于发送所述第二种类信号。

4.根据权利要求3所述的测运控系统，其特征在于，所述第一种类信号包括遥测信号和数传信号；所述第二种类信号包括遥控信号、遥测信号和数据注入信号。

5.根据权利要求3所述的测运控系统，其特征在于，所述天伺馈分系统包括天线罩、天馈系统、伺服系统和附属设备；所述天馈系统包括天线和馈线。

6.根据权利要求4所述的测运控系统，其特征在于，所述基带分系统包括测控综合基带、解调器、调制器、记录传输服务器；

所述测控综合基带用于完成对所述遥控信号和所述遥测信号的处理；

所述解调器和所述调制器分别用于完成对所述数据注入信号的解调处理和调制处理；

所述记录传输服务器用于完成对所述遥控信号、所述遥测信号和数据注入信号的记录、传输和回放。

7.根据权利要求4所述的测运控系统，其特征在于，所述信道分系统包括变频器、功率放大器和低噪声放大器；

所述变频器包括上变频器，用于完成对所述遥控信号、所述遥测信号和数据注入信号的变频处理；

所述功率放大器用于完成对所述遥控信号、所述遥测信号和数据注入信号的功率放大处理；

所述低噪声放大器用于完成对所述遥测信号和所述数传信号的低噪声放大处理；

所述变频器包括下变频器，用于完成对所述遥测信号和所述数传信号的变频处理。

8.根据权利要求7所述的测运控系统，其特征在于，所述变频器还包括校零测试变频器和小环比对变频器，用于完成系统校零测试和闭环测试。

9.根据权利要求2所述的测运控系统，其特征在于，所述地面测运控设备还包括站控分系统和设备保障分系统；

所述站控分系统用于实现对系统的远程监控；

所述设备保障分系统包括时频设备、交换机、机柜、壁垒和电缆网设备，用于为系统测试工作和所述地面测运控系统的运行工作提供保障。

10.根据权利要求1所述的测运控系统，其特征在于，所述站控中心包括数据接收设备、数据库服务器、发控站和上位机设备；

所述数据接收设备用于接收来自所述地面测运控设备发送的所述极轨卫星数据；

所述数据库服务器用于存储所述极轨卫星数据；并将部分所述极轨卫星数据传输至所述上位机设备；

所述上位机设备用于将接收到的所述极轨卫星数据显示于人机交互界面；

所述发控台用于发送遥控指令。

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