基于断点续传拓展点波束链路数据传输时间的方法与流程

本发明涉及一种拓展数据传输时间的方法，特别是涉及一种基于断点续传拓展点波束链路数据传输时间的方法。

背景技术：

点波束数据链路是一种利用点波束天线输出功率集中的优点，通过电扫描或机械扫描的跟踪方式，完成卫星远距离信息点对点式传输的链路。具有较高的有效全向辐射功率，并可精确控制指向区域，越来越多的被运用于各种航天器上。

随着卫星探测和应用需求的提高，地面处理系统需要更加快速获取海量的载荷信息，要求进一步提高链路的信道容量，运用点波束技术可提升数据链路功率。在中低轨卫星的传输应用中，每个地面站接收能力不仅与信道容量的设计能力相关，更与卫星轨道位置、地面站纬度位置关系密切，即使同一个站点在不同时刻对应同一卫星的可接收能力也存在加大区别，在我国境内一般单个地面站可传输时间为4～10分钟，这对地面处理系统快速处理载荷数据，实时获取侦测信息造成了较大影响。根据地面站的位置分布，利用多个地面站交替式接收数据，可以延长系统传输时间，但由于点波束链路采用点对点方式传输，交替过程复杂，容易造成数据丢失或地面接收资源浪费。因此，稳定、高效、灵活拓展点波束链路数据传输时间的方法是航天器系统数据传输领域的一个技术难点。

目前采用同链路变换天线跟踪的方法延长传输时间，先天线对地面站a跟踪，然后天线从指向地面站a机械回摆至指向地面站b，最后天线对地面站b跟踪。以串联方式完成各个步骤，回摆过程需要占用地面站接收资源，而为缩短回摆过程，则需提高天线运动速度和加速度，这又影响跟踪传输过程的稳定性。为了保证数据完整性，采用数据重叠输出的方式，以固定时序关系，先对地面站a数据传输，后对地面站b数据传输，且对地面站b传输的数据中重叠了一部分对地面站a的数据。重叠数据一方面降低了链路传输效益，另一方面增加了地面系统对重复数据的剔除和拼接功能，同样影响有效载荷数据传输的实时性。

因此，现有的拓展点波束链路数据传输时间的方法主要存在数据实时性差、链路传输效益低、无法灵活使用的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于断点续传拓展点波束链路数据传输时间的方法,其能够解决现有的拓展点波束链路数据传输时间方法主要存在的数据实时性差、链路传输效益低、无法灵活使用的技术问题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于断点续传拓展点波束链路数据传输时间的方法，其包括以下步骤：

步骤一，根据数据传输需求，设置天线与地面站的对应关系和传输参数；

步骤二，按照卫星实时导航和姿态数据，推算两副天线与两个地面站之间的空间关系；

步骤三，两副天线同时启动对各自地面站的跟踪过程；

步骤四，有效载荷数据通过星上存储器进行缓存，将数据存储和数据读取的位置信息进行独立管理；

步骤五，启动天线一链路传输，从星上存储器中先输出建链数据，再输出有效载荷数据；

步骤六，暂停从星上存储器中输出有效载荷数据，保存暂停数据读取的位置信息和关联属性；

步骤七，停止天线一链路传输，将信道从天线一切换至天线二；

步骤八，启动天线二链路传输，输出建链数据，恢复暂停数据读取的位置信息和关联属性；

步骤九，从星上存储器暂停数据读取的位置，输出后续的有效载荷数据；

步骤十，有效载荷数据输出完毕，两副天线停止对各自地面站的跟踪过程。

优选地，所述步骤三和步骤四并行实施。

优选地，所述步骤五中“建链数据”是指数据传输协议中专门用于建立数据链路过程的固定帧格式数据。

优选地，所述步骤八中若判断星上存储器中读取位置未超过存储位置，则需要持续输出建链数据保证链路的完整性直至读取位置超过存储位置。

本发明的积极进步效果在于：解决了现有的拓展点波束链路数据传输时间方法数据实时性差、链路传输效益低、无法灵活使用的技术问题。本发明将数据断点续传技术和多链路切换技术进行结合，充分利用系统工作时隙，以数据断点续传方式保证链路数据完整性；采用两副天线同时跟踪不同地面站的方式，实现天线稳定跟踪，链路快速切换的能力。通过设置天线与地面站的对应关系和传输参数，不仅可以灵活使用不同天线对不同地面站的跟踪方式，而且灵活应用于单副天线或两副天线的点波束链路数据传输场景。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的执行时序图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于：本发明将数据断点续传技术和多链路切换技术进行结合，采用前者技术保证数据传输完整性，使用后者技术实现天线稳定跟踪，链路快速切换的能力，满足有效载荷数据实时性传输的需求。

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明为基于断点续传拓展点波束链路数据传输时间的方法，其包括以下步骤：

步骤一，根据数据传输需求，设置天线与地面站的对应关系和传输参数；

步骤二，按照卫星实时导航和姿态数据，推算两副天线与两个地面站之间的空间关系；

步骤三，两副天线同时启动对各自地面站的跟踪过程；

步骤四，有效载荷数据通过星上存储器进行缓存，将数据存储和数据读取的位置信息进行独立管理；

步骤五，启动天线一链路传输，从星上存储器中先输出建链数据，再输出有效载荷数据；

步骤六，暂停从星上存储器中输出有效载荷数据，保存暂停数据读取的位置信息和关联属性；

步骤七，停止天线一链路传输，将信道从天线一切换至天线二；

步骤八，启动天线二链路传输，输出建链数据，恢复暂停数据读取的位置信息和关联属性；

步骤九，从星上存储器暂停数据读取的位置，输出后续的有效载荷数据；

步骤十，有效载荷数据输出完毕，两副天线停止对各自地面站的跟踪过程。

步骤三和步骤四并行实施，这样效率较高。

步骤五中“建链数据”是指数据传输协议中专门用于建立数据链路过程的固定帧格式数据，这样较为简便。

步骤八中若判断星上存储器中读取位置未超过存储位置，则需要持续输出建链数据保证链路的完整性直至读取位置超过存储位置，这样能保证成功率。

如图1、图2所示，本实例为某太阳同步轨道遥感卫星，卫星配置两副二维机械扫描点波束天线，安装在卫星同一侧面，布局在飞行方向靠前的天线定义为天线一，靠后的天线定义为天线二，每副天线可实现对地双通道数据传输，通过两个双通道微波开关，实现两路信道与两副天线开关切换控制。

根据数据传输需求，设置天线与地面站的对应关系和传输参数。本实例中选择卫星天线一对地面站a传输、天线二对地面站b传输的方式，需要定义传输起始时间(t)、天线一传输时长(t1)、地面站a和b接收数据间隔(t)、天线二传输时长(t2)。

按照卫星实时导航和姿态数据，推算两副天线与两个地面站之间的空间关系。本实例中天线一指向地面站a，天线二指向地面站b。

两副天线同时启动对各自地面站的跟踪过程。本实例中为保证天线稳定跟踪，在传输起始时间(t)前180s内，天线一实施对地面站a预置跟踪，天线二实施对地面站b的预置跟踪。

有效载荷数据通过星上存储器进行缓存，将数据存储和数据读取的位置信息进行独立管理。本实例中在两副天线预置跟踪过程中，并行实施有效载荷数据存储，数据不进行读取。

启动天线一链路传输，从星上存储器中先输出建链数据，再输出有效载荷数据。本实例中在传输起始时间(t)前6s内，天线一向地面站a输出建链数据，保障星地数据链路稳定、可靠，在传输起始时间(t)，天线一向地面站a输出有效载荷数据。

暂停从星上存储器中输出有效载荷数据，保存暂停数据读取的位置信息和关联属性。本实例中在天线一完成传输后(t+t1)，暂停输出有效载荷数据，保存读取操作暂停时刻的星上存储器存储区域、分块地址和文件关联编号等信息。

停止天线一链路传输，将信道从天线一切换至天线二。本实例中在天线一完成传输后(t+t1)，天线一链路内各信道单机关机，通过两个双通道微波开关控制，将星上两路数据通道接入天线二，整个切换过程在1s内完成。

启动天线二链路传输，输出建链数据，恢复暂停数据读取的位置信息和关联属性。本实例中在天线二传输起始时间(t+t)前6s内，天线二向地面站b输出建链数据，同时恢复读取操作暂停时刻的星上存储器存储区域、分块地址和文件关联编号等信息，判断星上存储器中读取位置与存储位置关系，若读取位置未超过存储位置，则说明星上存储器内缓存数据已输出完毕，需待有效载荷数据存储完毕后再输出后续的有效载荷数据。

有效载荷数据输出完毕，两副天线停止对各自地面站的跟踪过程。本实例中在传输结束时间(t+t+t2)，有效载荷数据输出完毕，两副天线停止对各自地面站的跟踪过程。

若将上述实例中地面站a和b接收数据间隔(t)设置为与天线一传输时长(t1)相同，天线二传输时长(t2)设置为0，则可满足仅天线一指向地面站a的单副天线点波束链路数据传输应用需求。

综上所述，采用本发明的方法，开创了一个拓展点波束链路数据传输时间的新思路，解决了点波束链路无法稳定、高效、灵活拓展数据传输时间的技术问题。本发明增强了有效载荷数据传输的实时性，提高了卫星数据链路在轨可用性。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。