一种标校卫星地面应用系统及方法与流程

本发明一般地涉及雷达测量技术的应用领域。更具体地，本发明涉及一种标校卫星的地面应用系统及方法。

背景技术：

标校卫星地面应用系统主要收集分析全国用户需求，对卫星下传数据开展处理分析，为地面设备标校提供各类轨道数据和相关应用服务，为卫星标校相关技术研究提供研究平台。

大部分现有卫星的地面应用系统是与运控系统相结合，担负着卫星载荷控制、卫星状态监测维护、数据接收与处理、产品生成和系统管理等功能，结构庞大，服务的用户以单一类用户为主，系统专用性强，不易兼容其它卫星的应用。与现有卫星的地面应用系统相比，标校卫星地面应用系统与运控系统分离，将应用系统独立出来，虽然服务的用户类型众多，用户需求多样，但结构精简，通过合理的软硬件设计，可实现多种服务模式。

为满足多类用户不同的服务需求，标校卫星地面应用系统需要按照资源共用、统筹需求、统一服务的总体思路进行设计和建设。资源共用是指综合利用已有资源，避免重复建设。系统的硬件设备尽可能沿用已有设备，同时进行软硬件优化设计，实现资源的高效利用，对系统设计和运行的统一要求。另外，统一服务是指根据用户的不同需求，统一设计产品和服务，在统一的信息平台以统一的规范进行发布，高效便捷地为用户提供产品和服务。

然而，现有技术并不能充分利用现有技术资源，最大限度地满足用户的标校需求，因此，急需一种方案能够拓展标校卫星的应用范围，提升应用效益，满足于系统标校的需要。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种标校卫星的地面应用系统及方法，其能够提供标校卫星处理和应用服务，并且能够对系统内部设备进行系统管理，配置管理和运行状态监视、对各级数据、产品和业务辅助信息等进行存储管理，综合显示和统计分析，具备对外数据安全交互能力。

具体地，本发明提出一种用于标校卫星的地面应用系统，包括：

地面测控运控系统，用于每周向地面应用中心发送资源使用计划和卫星运行信息，以及根据接收的来自地面应用中心的应用服务需求生成指令并在卫星过境时段完成对卫星平台和载荷的控制，生成用户跟踪计划同时向地面应用中心实时发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认；

地面应用中心、数据同步接收系统和广播数据接收终端，其中地面应用中心包括信息交换分系统、综合管理分系统和应用处理分系统；所述广播数据接收终端，用于自主接收广播数据；所述地面应用中心，用于根据测控运控系统发送的资源使用计划、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送，且将接收的地面测控运控系统所发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认进行处理，形成定轨数据和轨道预报数据，及每日通过网站对外发布，将接收的地面测控运控系统所发送的应用服务需求确认制定用户跟踪计划发送至网站；所述数据同步接收系统，用于将地面应用中心接收的遥测数据、数传数据、应用服务需求确认、轨数据和轨道预报数据同步存储。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述地面应用中心采用以局域网结构为基础的系统架构。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述用户完成设备标校按照工作模式分为中心服务模式和自主标校模式两种。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述中心服务模式包括日常精度检验和快速精度检验。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述日常精度检验和快速精度检验均包括反射式雷达检验和应答式装备精度检验。

本发明还提出一种使用前述的地面应用系统对卫星进行校标的方法，包括将标校按照工作模式分为中心服务模式和自主标校模式两种，其中所述中心服务模式包括日常精度检验和快速精度检验，其中所述中心服务模式中日常精度检验包括：

步骤1、地面测控运控系统每周向地面应用中心发送资源使用计划、卫星运行信息；

步骤2、地面应用中心根据接收的资源使用计划、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送至地面测控运控系统；

步骤3、地面测控运控系统根据应用服务需求生成指令并在卫星过境时段完成对卫星平台和载荷的控制，同时向地面应用中心实时发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认；

步骤4、地面应用中心根据接收的遥测数据、数传数据、应用服务需求确认进行处理，形成定轨数据和轨道预报数据，及每日通过网站对外发布；

步骤5、用户根据轨道预报数据自行对标校卫星进行跟踪获取测量数据；

步骤6、用户根据定轨数据自行或者委托完成设备标校或精度鉴定；

所述中心服务模式中快速精度检验与其日常精度检验的区别仅在于当执行中心服务模式中快速精度检验时，步骤2具体为：地面应用中心收集用户应急需求，且向地面测控运控系统提交资源申请；地面测控运控系统根据资源申请获取资源申请结果，同调整后的资源使用计划一并发送至地面应用中心；地面应用中心根据调整后的资源使用计划、用户应急需求、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送至地面测控运控系统；

自主标校模式中日常精度检验与中心服务模式中日常精度检验的区别仅在于当执行自主标校模式中日常精度检验时，步骤6具体为；用户利用广播数据接收终端自主接收广播数据，完成设备标校或精度鉴定。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述中心服务模式中日常精度检验的步骤2还包括根据接收的地面测控运控系统所发送应用服务需求确认制定用户跟踪计划发送至网站。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述中心服务模式针对有较高标校精度需求的用户，由地面应用系统事后统一为用户提供高精度的卫星定轨数据及相关参数，而所述自主标校模式针对标校精度要求不高的用户，当卫星过境时实时广播中等精度的自定位数据及相关参数，由用户自行完成数据的接收与应用

发明效果为：

本发明的系统及方法，与现有技术相比，采用本发明可以实现以下的有益效果：

1)综合利用资源，加强统筹规划

依托已有的各项软硬件资源，补充形成标校卫星地面应用系统，支持标校应用任务，实现对已有资源的高效利用。

2)立足当前需求，兼顾未来发展

立足于当前地面设备标校需求，兼顾后续发展需要，增强系统的可扩展性和灵活性，使有限的投入可以发挥更大的效益。

3)面向全国用户，拓展应用范围

标校卫星地面应用系统在技术研究、产品类型和分发渠道等方面应充分考虑全军、全国相关用户的需求，拓展应用服务范围，充分发挥标校卫星的综合应用效能。

附图说明

图1为本发明系统的组成示意图。

图2为本发明地面系统日常工作模式示意图。

图3为本发明反射式雷达日常精度检验示意图。

图4为本发明应答式雷达日常精度检验示意图。

图5为本发明反射式雷达快速精度检验示意图。

图6为本发明应答式装备快速精度检验示意图。

图7为本发明反射式雷达自主精度检验示意图。

图8为本发明应答式雷达自主精度检验示意图。

具体实施方式

以下，基于附图针对本发明进行详细地说明。

如图1所示，本发明设计了一种标校卫星地面应用系统，该系统主要包括：地面测控运控系统、地面应用中心、数据同步接收系统和广播数据接收终端。本系统能够提供标校卫星处理和应用服务，并且能够对系统内部设备进行系统管理，配置管理和运行状态监视、对各级数据、产品和业务辅助信息等进行存储管理，综合显示和统计分析，具备对外数据安全交互能力。

其中，所述地面测控运控系统，用于每周向地面应用中心发送资源使用计划、卫星运行信息；及根据接收的来自地面应用中心的应用服务需求生成指令并在卫星过境时段完成对卫星平台和载荷的控制，生成用户跟踪计划同时向地面应用中心实时发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认；

所述地面应用中心、数据同步接收系统和广播数据接收终端，其中地面应用中心包括信息交换分系统、综合管理分系统和应用处理分系统；所述广播数据接收终端，用于自主接收广播数据；所述地面应用中心，用于根据测控运控系统发送的资源使用计划、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送，且将接收的地面测控运控系统所发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认进行处理，形成定轨数据和轨道预报数据，及每日通过网站对外发布，根据接收的地面测控运控系统所发送的应用服务需求确认制定用户跟踪计划发送至网站；所述数据同步接收系统，用于将地面应用中心接收的遥测数据、数传数据、应用服务需求确认、轨数据和轨道预报数据同步存储。

所述地面应用中心包括信息交换分系统、综合管理分系统和应用处理分系统，其中信息交换分系统实现应用系统与相关用户之间的信息安全交互；综合管理分系统进行应用服务要求规划、数据存储管理、监视显示、配置管理、运行管理、安全管理等；应用处理分系统进行轨道数据处理功能，能够按照用户的不同需求制备得到各类用户所需的轨道产品。数据同步接收系统同步接收卫星的遥测数据、数传数据以及应用中心生成的轨道产品，对设备进行动态性能检验和精度鉴定，评估设备精度，支持装备性能鉴定试验。广播数据接收终端承担标校卫星广播数据的接收工作。

具体地，地面应用中心为处理内部信息的非涉密网络，采用以局域网结构为基础的系统架构。三个分系统分别构建二级子网，每个子网采用2台千兆交换机提供千兆带宽支持。应用中心主干网采用两台千兆交换机作为一级交换机，为各二级子网提供千兆带宽支持。数据同步接收系统通过信息交换子网接入到一级交换机。广播数据接收终端直接接入到主干网一级交换机。

所述设备工作标校包括日常工作和标校任务两类，其中标校任务按照工作模式可分为中心服务模式和自主标校模式两种。中心服务模式，主要是针对有较高标校精度需求的用户，由地面应用系统事后统一为用户提供高精度的卫星定轨数据及相关参数；自主标校模式，主要是针对标校精度要求不高的用户，卫星过境时实时广播中等精度的自定位数据及相关参数，由用户自行完成数据的接收与应用。所述中心服务模式包括日常精度检验和快速精度检验。进一步地，所述日常精度检验和快速精度检验均包括反射式雷达检验和应答式装备精度检验。

在一些实施例中，本发明提出使用前述的地面应用系统对卫星进行标校的方法，包括将标校按照工作模式分为中心服务模式和自主标校模式两种，其中所述中心服务模式包括日常精度检验和快速精度检验，具体为：

所述中心服务模式中日常精度检验包括：

步骤1、地面测控运控系统每周向地面应用中心发送资源使用计划、卫星运行信息；

步骤2、地面应用中心根据接收的资源使用计划、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送至地面测控运控系统；

步骤3、地面测控运控系统根据应用服务需求生成指令并在卫星过境时段完成对卫星平台和载荷的控制，同时向地面应用中心实时发送遥测数据、数传数据、应用服务需求确认；

步骤4、地面应用中心根据接收的遥测数据、数传数据、应用服务需求确认进行处理，形成定轨数据和轨道预报数据，及每日通过网站对外发布；

步骤5、用户根据轨道预报数据自行对标校卫星进行跟踪获取测量数据；

步骤6、用户根据定轨数据自行或者委托完成设备标校或精度鉴定；

所述中心服务模式中快速精度检验与其日常精度检验的区别仅在于当执行中心服务模式中快速精度检验时，步骤2具体为：地面应用中心收集用户应急需求，且向地面测控运控系统提交资源资源申请；地面测控运控系统根据资源申请获取资源申请结果，同调整后的资源使用计划一并发送至地面应用中心；地面应用中心根据调整后的资源使用计划、用户应急需求、卫星运行信息制定每日的应用服务需求并发送至地面测控运控系统；

自主标校模式中日常精度检验与中心服务模式中日常精度检验的区别仅在于当执行自主标校模式中日常精度检验时，步骤6具体为：用户利用广播数据接收终端自主接收广播数据，完成设备标校或精度鉴定。

并且，所述中心服务模式中日常精度检验的步骤2还包括根据接收的地面测控运控系统所发送应用服务需求确认制定用户跟踪计划发送至用户。

基于上述的地面应用系统和方法，本发明在下文提供一个具体实施例以对本发明的方案进行进一步说明。

实施例1、

本实施例以天平一号卫星地面系统为例，其工作包括日常工作和标校任务两类，其中标校任务按照工作模式可分为中心服务模式和自主标校模式两种。中心服务模式，主要是针对有较高标校精度需求的用户，由地面应用系统事后统一为用户提供高精度的卫星定轨数据及相关参数；自主标校模式，主要是针对标校精度要求不高的用户，卫星过境时实时广播中等精度的自定位数据及相关参数，由用户自行完成数据的接收与应用。系统工作流程具体如下：

(1)日常工作

在用户没有精度检验任务的时候，地面测控运控系统按照既定计划对卫星进行管控，地面应用中心每日在网站上发布卫星精密轨道数据和轨道预报数据，可每日更新一次。如图2所述，其具体流程如下：

①测控运控系统每周向地面应用中心发送资源使用计划，明确下一周天平一号卫星测控/数传时段和相关测站等信息。

②地面应用中心根据测控运控系统的资源使用计划、卫星运行情况等信息制定每日的的应用服务需求，发送至测控运控系统。

③测控运控系统、相关测站根据资源使用计划规定的时段以及数传载荷应用服务需求，生成相应的指令，并在卫星过境时段完成对卫星平台和载荷的控制，同时向地面应用中心实时发送遥测数据、数传数据。

④地面应用中心对数传数据中的gnss接收机原始测量数据进行处理，形成高精度定轨数据和轨道预报数据，每日通过网站对外发布一次。

(2)标校任务

(a)中心服务模式：

1、)日常精度检验流程

日常精度检验工作流程包括反射式雷达日常精度检验流程和应答式装备日常精度检验流程，具体如下：

所述反射式雷达日常精度检验流程，反射式雷达日常精度检验流程与日常工作流程基本一致，其过程如图3所示，具体为：

①～④步骤同上。

⑤用户根据地面应用中心发布的卫星轨道预报数据，自行对标校卫星进行跟踪，获取测量数据。

⑥用户根据地面应用中心发布的卫星精密轨道等数据，自行或者委托完成设备标校或精度鉴定。

所述应答式装备日常精度检验流程，如图4所示，应答式装备日常精度检验流程与反射式雷达日常精度检验流程基本一致，步骤①和③～⑦相同，步骤②变化如下：

②地面应用中心收集用户需求，根据测控运控系统的资源使用计划、用户需求、卫星运行情况等信息制定每日的应用服务需求，发送至测控运控系统。同时，地面应用中心根据应用服务需求制定用户跟踪计划，并将跟踪计划发送给用户。

2、)快速精度检验流程

所述反射式雷达的快速精度检验工作流程，如图5所示，其与反射式雷达日常精度检验流程基本一致，区别是每一步骤均要求采用最快的时间执行完成，步骤①和③～⑥相同，步骤②变化如下：

②地面应用中心收集用户应急需求，向测控运控系统提交资源申请，测控运控系统在收到申请后快速向地面应用中心发送申请结果与调整后的资源使用计划。地面应用中心根据测控运控系统发送的调整后资源使用计划、用户应急需求、卫星运行情况等信息制定每日的应用服务需求，发送至测控运控系统。

所述应答式装备快速精度检验流程，如图6所示，应答式装备的快速精度检验工作流程与应答式装备日常精度检验流程基本一致，区别是每一步骤均要求采用最快的时间执行完成，步骤①和③～⑥相同，步骤②变化如下：

②地面应用中心收集用户应急需求，向测控运控系统提交资源申请，测控运控系统在收到申请后快速向地面应用中心发送资源申请结果与调整后的资源使用计划。地面应用中心根据测控运控系统发送的调整后资源使用计划、用户应急需求、卫星运行情况等信息制定每日的应用服务需求，发送至测控运控系统。同时，地面应用中心根据应用服务需求制定用户跟踪计划，并将跟踪计划发送给用户。

(b)自主标校模式

自主标校工作流程包括反射式雷达自主精度检验流程和应答式装备自主精度检验流程。具体如下：

所述反射式雷达自主精度检验流程，如图7所示，反射式雷达自主精度检验流程与反射式雷达日常精度检验流程基本一致，步骤①～③步骤相同，步骤④、⑤变化如下：

④用户根据地面应用中心发布的卫星轨道预报数据，自行对卫星进行跟踪，获取测量数据。

⑤卫星过境时广播实时自定位、姿态等数据，用户利用广播数据接收终端自主接收广播数据，完成设备标校或精度鉴定。

所述应答式装备自主精度检验流程，如图8所示，应答式装备自主精度检验流程与应答式装备日常精度检验流程基本一致，步骤①～③步骤相同，步骤④、⑤变化如下：

④用户根据地面应用中心发布的卫星轨道预报数据和用户跟踪计划，自行对卫星进行跟踪，获取测量数据。

⑤卫星过境时广播实时自定位、姿态等数据，用户利用广播数据接收终端自主接收广播数据，完成设备标校或精度鉴定。

综上，本发明的标校卫星地面应用系统应该能够接收标校卫星测控运控系统发送的gnss数据(gps/bds)原始测量数据及其它任务相关数据，能够接收地面广播数据接收终端发送的gnss自定位数据，为用户提供准实时轨道数据产品、快速轨道数据产品、精密轨道数据产品和预报轨道数据产品的分发或下载服务，并根据遥测数据处理结果评估标校星及星上有效载荷使用状态。另外，还需要能够提供标校卫星应用服务，在用户有精度计算需求时能够接收用户的跟踪测量数据及相关参数，为用户提供rcs及跟踪测量精度计算等服务。本发明能够当前地面设备标校需求，兼顾后续发展需要，增强系统的可扩展性和灵活性，使有限的投入可以发挥更大的效益。

需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。