一种卫星遥测提速及与载荷数据融合的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统，将微小卫星的测控功能和数传功能一体化设计，分别采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能；在测控模式下，采用USB测控体制下传遥测数据；在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据打包后混合下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统将测控数传数据有效的融合，能够灵活配比测控数据和数传数据的比重，大大提高了测控数据传输的极限速率；有效的减少星上设备冗余，合理优化星上资源的分配，在空间和功耗的利用率上取得明显的突破，同时缓解频率资源紧张的现状。
【专利说明】
一种卫星遥测提速及与载荷数据融合的方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及卫星的技术领域，特别是涉及一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统。
【背景技术】
[0002]1957年前苏联第一颗人造地球卫星的成功发射，标志着航天科技的诞生。随着航天科技迅速发展，人造卫星、空间站、航天飞机等航天器相继投入使用。但是，巨额的费用，昂贵的成本一直制约着航天科技的发展。冷战结束后，航天科技逐步从军事应用转向经济建设，商业运作促使航天科技必须降低成本，提高效益。在此背景下，在科学技术迅速发展的基础上，微小卫星得到了迅速发展。
[0003]重量在1000千克以下的人造卫星统称为“微小卫星”，进一步可细分为:“小卫星”(sma Ilsat)，重100?1000千克；“微卫星” (micro sat)，重10?100千克；“纳卫星”(nanosat)，重I?10千克；“皮卫星” (picosat)，重0.1?I千克；“飞卫星” (femtosat)，重0.1千克以下。
[0004]随着微小卫星的技术不断成熟，如何在有限的空间范围内容纳更多的有效载荷是微小卫星工程化的热点研究领域。传统的小卫星采用测控系统和数传系统结合的方式进行遥测和数据传输。然而，该方法具有较大的系统冗余，在结构、功耗上具有较大的优化空间。
[0005]因此，在卫星体积和功耗都受限的条件下，如何合理利用星上资源，优化卫星与地面站的数据传输接口，是一个值得研究的课题。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统，能够大大节约星上资源，减少冗余，从而有效地提高空间、功耗的利用率，节省频率资源，降低卫星的研制成本，同时兼容地面测、运控系统，降低卫星运维、在轨的使用费用。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，包括:1)将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能;2)在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据;3)在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别打包组帧后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0008]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其中:所述数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据按照AOS协议进行组帧打包，打包数据采用QPSK调制方式下传至地面，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0009]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其中:所述测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。
[0010]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其中:所述数传模式下的下行速率包括16384(^口8、32768(^口8、81920(^口8，最高支持51^)8的下速率。
[0011 ]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其中:所述测控模式和所述数传模式采用同一载波进行数据传输。
[0012]同时，本发明还提供一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，包括基带模块、测控模块和数传模块；
[0013]所述基带模块用于将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能；
[0014]所述测控模块用于在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据；
[0015]所述数传模块用于在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别打包组帧后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0016]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其中:所述数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据按照AOS协议进行组帧打包，打包数据采用QPSK调制方式下传至地面，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0017]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其中:所述测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。
[0018]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其中:所述数传模式下的下行速率包括16384(^口8、32768(^口8、81920(^口8，最高支持51^)8的下行速率。
[0019]根据上述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其中:所述测控模式和所述数传模式采用同一载波进行数据传输。
[0020]如上所述，本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统，具有以下有益效果:
[0021 ] (I)采用QPSK体制，将测控数传数据有效的融合，能够灵活配比测控数据和数传数据的比重，大大提高了测控数据传输的极限速率；
[0022](2)将测控分系统和数传分系统有机结合，合二为一，有效的减少星上设备冗余，合理优化星上资源的分配，在空间和功耗的利用率上取得明显的突破；
[0023](3)将测控和数传的通信频点合二为一，大大缓解了频率资源紧张的现状。
【附图说明】
[0024]图1显示为本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法的流程图；
[0025]图2显示为本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法的一个实施例的硬件结构示意图；
[0026]图3显示为本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统的结构示意图。
[0027]元件标号说明
[0028]I 基带模块
[0029]2 测控模块
[0030]3 数传模块
【具体实施方式】
[0031]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]参照图1，本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法包括:
[0034]I)将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并分别采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能。
[0035]具体地，本发明采用测控数传一体机来同时实现微小卫星的测控功能和数传功能。其中，测控数传一体机包括测控分系统和数传分系统，分别用于实现微小卫星的测控和数控功能，从而将测控功能和数传功能融合在一起。
[0036]2)在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据。
[0037]具体地，遥测数据的下传速率为8192bps。
[0038]3)在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别组帧打包后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0039]具体地，测控数传一体机包括测控模式和数传模式。在数传模式下，由测控分系统给予星务计算机指令，将采集到的有效载荷数据和遥测数据根据国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS)建议的AOS协议分别进行组帧打包，打包数据由测控数传一体机采用QPSK调制方式下传至地面，支持的最高速率为5Mbps，再由地面通过不同的虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0040]优选地，测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。[0041 ]优选地，数传模式下，下行采用USB测控体制。
[0042]优选地，数传模式下，采用QPSK调制方式时，包括三档下行速率，分别为163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率，且能够实现速率自适应。在实际调制过程中，可根据不同的数据传输要求灵活切换所需要的数据速率。
[0043]优选地，测控模式和数传模式采用同一载波进行数据传输，节约了卫星的频率资源。
[0044]如图2所示即为实现本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法的一个实施例的硬件结构示意图。通过该硬件结构，结合本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法即可将测控功能和数传功能有机结合，将星上有效载荷合二为一，从而有效的减少了星上设备冗余，合理优化了星上资源的分配，在空间和功耗的利用率上取得明显的突破。
[0045]参照图3，本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统包括基带模块1、测控模块2和数传模块3。
[0046]基带模块I用于将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并分别采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能。
[0047]具体地，本发明采用测控数传一体机来同时实现微小卫星的测控功能和数传功能。其中，测控数传一体机包括测控分系统和数传分系统，分别用于实现微小卫星的测控和数控功能，从而将测控功能和数传功能融合在一起。
[0048]测控模块2用于在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据。
[0049]具体地，遥测数据的下传速率为8192bps。
[0050]数传模块3用于在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别组帧打包后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0051 ]具体地，测控数传一体机包括测控模式和数传模式。在数传模式下，由测控分系统给予星务计算机指令，将采集到的有效载荷数据和遥测数据根据国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS)建议的AOS协议分别进行组帧打包，打包数据由测控数传一体机采用QPSK调制方式下传至地面，支持的最高速率为5Mbps，再由地面通过不同的虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。
[0052]优选地，测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。
[0053]优选地，数传模式下，下行采用USB测控体制。
[0054]优选地，数传模式下，采用QPSK调制方式时，包括三档下行速率，分别为163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率，且能够实现速率自适应。在实际调制过程中，可根据不同的数据传输要求灵活切换所需要的数据速率。
[0055]优选地，测控模式和数传模式采用统一单载波进行数据传输，节约了卫星的频率资源。
[0056]综上所述，本发明的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法及系统采用QPSK体制，将测控数传数据有效的融合，能够灵活配比测控数据和数传数据的比重，大大提高了测控数据传输的极限速率;将测控分系统和数传分系统有机结合，合二为一，有效的减少星上设备冗余，合理优化星上资源的分配，在空间和功耗的利用率上取得明显的突破;将测控和数传的通信频点合二为一，大大缓解了频率资源紧张的现状。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其特征在于:包括: 1)将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能； 2)在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据； 3)在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别打包组帧后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。2.根据权利要求1所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其特征在于:所述数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据按照AOS协议进行组帧打包，打包数据采用QPSK调制方式下传至地面，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。3.根据权利要求1所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其特征在于:所述测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。4.根据权利要求1所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其特征在于:所述数传模式下的下行速率包括163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率。5.根据权利要求1所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的方法，其特征在于:所述测控模式和所述数传模式采用同一载波进行数据传输。6.—种微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其特征在于:包括基带模块、测控模块和数传模块； 所述基带模块用于将微小卫星的测控功能和数传功能集成为一体，并采用测控模式和数传模式来实现测控功能和数传功能； 所述测控模块用于在测控模式下，采用USB测控体制，下传遥测数据； 所述数传模块用于在数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据分别打包组帧后同时下传，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。7.根据权利要求6所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其特征在于:所述数传模式下，将采集到的有效载荷数据和遥测数据按照AOS协议进行组帧打包，打包数据采用QPSK调制方式下传至地面，再由地面通过虚拟信道标识分类解析载荷数据和遥测数据。8.根据权利要求6所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其特征在于:所述测控模式下，USB测控体制的上行速率为2000bps，下行速率为8192bps。9.根据权利要求6所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其特征在于:所述数传模式下的下行速率包括163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率。10.根据权利要求6所述的微小卫星遥测提速与载荷数据融合的系统，其特征在于:所述测控模式和所述数传模式采用同一载波进行数据传输。
【文档编号】H04B7/185GK105894773SQ201610246792
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】聂磊, 陈夏, 曹金, 黄佳, 李宗德, 董亮
【申请人】上海微小卫星工程中心