低轨卫星的通信切换系统及方法与流程

1.本技术涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种低轨卫星的通信切换系统及方法。


背景技术：

2.现有的，在低轨卫星通信系统中，可以通过抛物面天线对卫星进行持续追踪实现网络通信。由于低轨卫星是围绕地球运动的卫星，位置在不断变化，所以抛物面天线在追踪卫星的过程中，当低轨卫星移动至地平面以下(也即是抛物面天线无法追踪到该颗卫星)时，需要切换追踪另一颗卫星，以保证正常的网络通信。
3.然而，低轨卫星通信系统中一般是由伺服系统对抛物面天线追踪的卫星进行切换，切换时延较长，会影响用户使用网络的体验。


技术实现要素：

4.本技术提供一种低轨卫星的通信切换系统及方法，通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。
5.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
6.第一方面，本技术提供一种低轨卫星的通信切换系统，该系统至少包括主控制设备、电子开关、第一天线阵面和第二天线阵面；其中，主控制设备被配置为：在当前信道为第一天线阵面的信道的情况下，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。
7.本技术提供的技术方案中，低轨卫星的通信切换系统中可以包括有第一天线阵面、第二天线阵面、电子开关和主控制设备。在第一天线阵面追踪第一过顶卫星且当前信道为第一天线阵面的信道时，主控制设备可以对当前信道的信号质量(即第一信号强度参数)进行监测，并且在监测过程中可以从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪。第一天线阵面追踪第一过顶卫星的过程中，第一天线阵面的信道的信号质量会逐渐变弱直至消失，主控制设备可以在信号质量消失之前(即第一信号强度参数满足第一预设条件时)，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。由于在切换信道前第二天线阵面已经提前追踪到第二过顶卫星，所以可以避免由于伺服系统对第二天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。可以看出，本技术提供的技术方案中，通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，并且通过电子开关对两个天线阵面的信道进行切换，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延，从而可以改善用户使用网络的体验。
8.可选的，在一种可能的设计方式中，相对位置参数为，当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角；离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹
角；第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的连线；预设三维坐标系的坐标原点为当前地理位置，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；
9.主控制设备具体被配置为：
10.在监测第一信号强度参数的过程中，将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星。
11.可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备还被配置为：
12.根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新。
13.可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备具体被配置为：
14.在确定目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于预设角度的情况下，将目标卫星确定为候选过顶卫星；目标卫星为低轨卫星星座中的任一卫星。
15.可选的，在另一种可能的设计方式中，第一预设条件为，参数值小于或等于第一预设参数值；主控制设备具体被配置为：
16.在根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之前，确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值；第二预设参数值大于第一预设参数值。
17.可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备还被配置为：
18.在通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道之后，对第二天线阵面与第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；
19.在监测第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制第一天线阵面对第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定第二信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第一天线阵面的信道。
20.可选的，在另一种可能的设计方式中，本技术提供的低轨卫星的通信切换系统还包括：第一伺服电机、第一伺服控制器、第二伺服电机和第二伺服控制器；第一伺服电机分别与第一天线阵面和第一伺服控制器连接，第二伺服电机分别与第二天线阵面和第二伺服控制器；第一伺服控制器通过第一对外接口分别与主控制设备和电子开关连接，第二伺服控制器通过第二对外接口分别与主控制设备和电子开关连接；
21.主控制设备还被配置为：在对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测之前，从当前的候选过顶卫星中确定出第一过顶卫星，并通过第一对外接口向第一伺服控制器发送第一控制信号；第一控制信号用于指示第一伺服控制器控制第一伺服电机启动，使第一伺服电机带动第一天线阵面转动，直至追踪到第一过顶卫星；
22.主控制设备具体被配置为：在从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之后，通过第二对外接口向第二伺服控制器发送第二控制信号；第二控制信号用于指示第二伺服控制器控制第二伺服电机启动，使第二伺服电机带动第二天线阵面转动，直至追踪到第二过顶卫星。
23.可选的，在另一种可能的设计方式中，本技术提供的低轨卫星的通信切换系统还包括：第一追踪机和第二追踪机；第一追踪机，用于获取第一天线阵面与第一天线阵面追踪的过顶卫星之间的信号强度参数；第二追踪机，用于获取第二天线阵面与第二天线阵面追踪的过顶卫星之间的信号强度参数。
24.第二方面，本技术提供一种低轨卫星的通信切换方法，应用于如第一方面描述的低轨卫星的通信切换系统，该方法包括：
25.主控制设备在当前信道为第一天线阵面的信道的情况下，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；
26.主控制设备在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。
27.可选的，在一种可能的设计方式中，相对位置参数为，当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角；离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹角；第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的连线；预设三维坐标系的坐标原点为当前地理位置，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；
28.上述“根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”可以包括：
29.将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星。
30.可选的，在另一种可能的设计方式中，本技术提供的低轨卫星的通信切换方法还可以包括：
31.根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新。
32.可选的，在另一种可能的设计方式中，上述“根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新”可以包括：
33.在确定目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于预设角度的情况下，将目标卫星确定为候选过顶卫星；目标卫星为低轨卫星星座中的任一卫星。
34.可选的，在另一种可能的设计方式中，第一预设条件为，参数值小于或等于第一预设参数值；上述“根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”可以包括：
35.在确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值的情况下，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星；第二预设参数值大于第一预设参数值。
36.可选的，在另一种可能的设计方式中，上述“通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道”之后，还可以包括：
37.对第二天线阵面与第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；
38.在监测第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制第一天线阵面对第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定第二信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第一天线阵面的信道。
39.可选的，在另一种可能的设计方式中，上述“对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测”之前，还可以包括：
40.从当前的候选过顶卫星中确定出第一过顶卫星，并通过第一对外接口向第一伺服控制器发送第一控制信号；第一控制信号用于指示第一伺服控制器控制第一伺服电机启动，使第一伺服电机带动第一天线阵面转动，直至追踪到第一过顶卫星；
41.上述“从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”之后，还可以包括：通过第二对外接口向第二伺服控制器发送第二控制信号；第二控制信号用于指示第二伺服控制器控制第二伺服电机启动，使第二伺服电机带动第二天线阵面转动，直至追踪到第二过顶卫星。
42.本技术中第二方面的描述，可以参考第一方面的详细描述；并且，第二方面的描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。
43.在本技术中，对于上述涉及到的设备或功能模块的名称不构成限定，在实际实现中，这些设备或功能模块可以以其他名称出现。只要各个设备或功能模块的功能和本技术类似，均属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内。
44.本技术的这些方面或其他方面在以下的描述中会更加简明易懂。
附图说明
45.图1为本技术实施例提供的一种低轨卫星的通信切换系统的结构示意图；
46.图2为本技术实施例提供的一种预设三维坐标系的坐标示意图；
47.图3为本技术实施例提供的另一种低轨卫星的通信切换系统的结构示意图；
48.图4为本技术实施例提供的又一种低轨卫星的通信切换系统的结构示意图；
49.图5为本技术实施例提供的一种低轨卫星的通信切换方法的流程示意图。
具体实施方式
50.下面结合附图对本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换系统及方法进行详细地描述。
51.本技术的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。
52.此外，本技术的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
53.需要说明的是，本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例
如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
54.在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
55.另外，本技术技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
56.现有的，在低轨卫星通信系统中，可以通过抛物面天线对卫星进行持续追踪实现网络通信。由于低轨卫星是围绕地球运动的卫星，位置在不断变化，所以抛物面天线在追踪卫星的过程中，当低轨卫星移动至地平面以下(也即是抛物面天线无法追踪到该颗卫星)时，需要切换追踪另一颗卫星，以保证正常的网络通信。然而，低轨卫星通信系统中一般是由伺服系统对抛物面天线追踪的卫星进行切换，切换时延较长，会影响用户使用网络的体验。
57.针对上述现有技术中存在的问题，本技术实施例提供了一种低轨卫星的通信切换系统，该系统通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，并且通过电子开关对两个天线阵面的信道进行切换，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延，从而可以改善用户使用网络的体验。
58.参照图1，本技术实施例提供了一种低轨卫星的通信切换系统的可能的结构示意图。如图1所示，低轨卫星的通信切换系统可以包括：主控制设备01、电子开关02、第一天线阵面03和第二天线阵面04。
59.主控制设备01被配置为：在当前信道为第一天线阵面03的信道的情况下，对第一天线阵面03与第一天线阵面03追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面04对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关02将当前信道切换为第二天线阵面04的信道。
60.其中，第一信号强度参数可以表征，当第一天线阵面03追踪第一过顶卫星时，第一天线阵面03的信道的网络质量。示例性的，本技术实施例中的信号强度参数可以是自动增益控制(automatic generation control，agc)值，而天线阵面在追踪过顶卫星的过程中，若不对追踪的过顶卫星进行切换，则agc值会逐渐减小直至为0。
61.另外，本技术实施例中涉及的天线阵面可以是抛物面天线。
62.当前地理位置可以是第一天线阵面03和第二天线阵面04所在的地理位置。当前的候选过顶卫星为，当前时刻处于当前地理位置的可视范围内的低轨卫星，也即是当前时刻天线阵面可以追踪到的低轨卫星。本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换系统可以应用于低轨卫星星座，低轨卫星星座中在轨的低轨卫星数量很多，而在轨的多颗低轨卫星中，有大部分多低轨卫星并不在当前地理位置的可视范围，也即是天线阵面无法追踪到这些低轨卫星。所以，本技术实施例中，在确定第二天线阵面04要追踪的第二过顶卫星时，可以从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星。比如，低轨卫星星座中可以包括有864颗低轨卫星，当前时刻这864颗低轨卫星中有20颗处于当前地理位置的可视范围，则主控制设备01可以从这20颗中确定出第二过顶卫星。
63.第一预设条件可以是事先确定的表征当前信道的通信网络即将断开的条件，也即是第一信号强度参数即将消失的条件。示例性的，当主控制设备01确定第一信号强度参数
满足第一预设条件时，可以向电子开关02发送切换指令，电子开关02可以根据该切换指令将当前信道(第一天线阵面03的信道)切换为第二天线阵面04的信道。
64.可选的，第一预设条件可以为，第一信号强度参数的参数值小于或等于第一预设参数值；主控制设备01具体被配置为：在根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之前，确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值；第二预设参数值大于第一预设参数值。
65.第一预设参数值和第二预设参数值可以是事先确定的参数值，示例性的，第一预设参数值可以是agc值＝5，第二预设参数值可以是agc值＝7。
66.本技术实施例中，由于当前的候选过顶卫星的位置也是不断更新的，若主控制设备01过早的从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，可能会出现以下情况：在将第一天线阵面03的信道切换为第二天线阵面04的信道之后，第二天线阵面04的信道的网络质量很快就会变差，这样就需要频繁的进行信道切换。所以，为了尽量减少切换信道的次数，本技术实施例中，主控制设备01可以在确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值之后，再从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，只要保证第一信号强度参数的参数值从第二预设参数值降低到第一预设参数值的期间，第二天线阵面04成功追踪到第二过顶卫星，不会由伺服系统对第二天线阵面04追踪的卫星进行切换带来网络时延即可。
67.可选的，在一种可能的实现方式中，相对位置参数可以为，当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角；离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹角；第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的连线；预设三维坐标系的坐标原点为当前地理位置，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；主控制设备01具体被配置为：在监测第一信号强度参数的过程中，将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星。
68.示例性的，参照图2，提供了一种预设三维坐标系的坐标示意图。如图2所示，z轴为第一坐标轴，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上；x轴为第二坐标轴，第二坐标轴的正方向为地理正南方向；y轴为第三坐标轴，第三坐标轴的正方向为地理正东方向，o点表示当前地理位置，m点表示当前的候选过顶卫星的位置，om表示第一线段，则当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角为图2中的∠α。
69.本技术实施例中，将任一个当前的候选过顶卫星确定为第二过顶卫星，均可以避免由于伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。但是，不同的候选过顶卫星与第二天线阵面04的可连接时长不同，离轴角越小可连接时间越长。所以，为了进一步减少切换信道的次数，可以将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星，从而使得第二过顶卫星与第二天线阵面04的可连接时长最大化。
70.可选的，主控制设备01还被配置为：根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新。
71.其中，预设时长可以是事先确定的时长，比如，预设时长可以是0.2秒。
72.由于低轨卫星的位置在不断的变化，所以不同时刻处于当前地理位置的可视范围
内的低轨卫星是不同的，因此，本技术实施例中，可以周期性的对候选过顶卫星进行更新，以确保最终确定出的第二过顶卫星处于当前地理位置的可视范围内。
73.可选的，主控制设备01具体被配置为：在确定目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于预设角度的情况下，将目标卫星确定为候选过顶卫星；目标卫星为低轨卫星星座中的任一卫星。
74.预设角度可以是事先确定的角度，示例性的，预设角度可以是53
°
，也即是在目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于53
°
的情况下，目标卫星位于当前地理位置的可视范围。
75.可选的，主控制设备01还被配置为：在通过控制电子开关02将当前信道切换为第二天线阵面04的信道之后，对第二天线阵面04与第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；在监测第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制第一天线阵面03对第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定第二信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关02将当前信道切换为第一天线阵面03的信道。
76.本技术实施例中，可以通过电子开关02交替切换第一天线阵面03和第二天线阵面04的信道，在使用第一天线阵面03的信道时，可以通过伺服系统对第二天线阵面04追踪的过顶卫星进行切换，由于此时使用的信道是第一天线阵面03的信道，所以伺服系统对第二天线阵面04追踪的过顶卫星的切换并不会带来网络时延。当第一天线阵面03的信道的网络质量变差时，将第一天线阵面03的信道切换为第二天线阵面04的信道，然后通过伺服系统对第一天线阵面03追踪的过顶卫星进行切换，此时使用的信道是第二天线阵面04的信道，伺服系统对第一天线阵面03追踪的过顶卫星的切换也不会带来网络时延。所以，本技术实施例提供的技术方案可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。
77.可选的，伺服系统可以由伺服电机和伺服控制器组成。如图3所示，图1中提供的低轨卫星的通信切换系统还可以包括：第一伺服电机05、第一伺服控制器07、第二伺服电机06和第二伺服控制器08；第一伺服电机05分别与第一天线阵面03和第一伺服控制器07连接，第二伺服电机06分别与第二天线阵面04和第二伺服控制器08连接；第一伺服控制器07通过第一对外接口09分别与主控制设备01和电子开关02连接，第二伺服控制器08通过第二对外接口10分别与主控制设备01和电子开关02连接。
78.主控制设备01还被配置为：在对第一天线阵面03与第一天线阵面03追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测之前，从当前的候选过顶卫星中确定出第一过顶卫星，并通过第一对外接口09向第一伺服控制器07发送第一控制信号；第一控制信号用于指示第一伺服控制器07控制第一伺服电机05启动，使第一伺服电机05带动第一天线阵面03转动，直至追踪到第一过顶卫星；
79.主控制设备01具体被配置为：在从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之后，通过第二对外接口10向第二伺服控制器08发送第二控制信号；第二控制信号用于指示第二伺服控制器08控制第二伺服电机06启动，使第二伺服电机06带动第二天线阵面04转动，直至追踪到第二过顶卫星。
80.可选的，本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换系统还可以包括：第一追踪机
和第二追踪机；第一追踪机，用于获取第一天线阵面03与第一天线阵面03追踪的过顶卫星之间的信号强度参数；第二追踪机，用于获取第二天线阵面04与第二天线阵面04追踪的过顶卫星之间的信号强度参数。
81.本技术实施例中在实际应用中，第一追踪机和第二追踪机不是直接获取信号强度参数的，而是通过低轨卫星的通信切换系统中的接收通道及功分器等设备间接获取的。示例性的，参照图4，提供了一种低轨卫星的通信切换系统的可能的结构示意图。如图4所示，低轨卫星的通信切换系统中包括有第一室外单元、第二室外单元和室内单元。其中，第一室内单元包括主控制设备01、电子开关02、基带、交换机和路由器，主控制设备01可以与基带进行信号的传输。第一室外单元和第二室外单元的内部设备一致，第一室外单元中包括第一天线阵面03、第一发射通道、第一接收通道、第一功分器、第一追踪机11、第一伺服电机05和第一伺服控制器07，第一发射通道、第一功分器、第一追踪机11和第一伺服控制器07可以经过第一对外接口09与室内单元中的设备进行信号的传输。第二室外单元中包括第二天线阵面04、第二发射通道、第二接收通道、第二功分器、第二追踪机12、第二伺服电机06和第二伺服控制器08，第二发射通道、第二功分器、第二追踪机12和第二伺服控制器08可以经过第二对外接口10与室内单元中设备进行信号的传输。
82.其中，第一发射通道的功率放大器通过第一对外接口09接收到基带的中频信号后，可以对中频信号进行多次滤波与放大，然后再与本振进行混频输出发射所需频率，再经过滤波与驱动放大，之后通过末级k波段功放进行功率放大，最后将发射信号输出给第一天线阵面03。第一接收通道的信道低噪声放大器从第一天线阵面03接收到输入信号后，经过低噪声放大和滤波，再与本振进行混频输出接收所需中频频率，然后经过第一功分器的多次滤波放大后，通过第一对外接口09提供给基带实现信号的解调。第一追踪机11可以从第一功分器获取信号强度参数，并对信号强度参数进行滤波、差分处理等，之后采用零中频技术将射频信号转化为比特流数据，同时信号幅度信息经由数模转换器转换为电压信号，然后通过第一对外接口09提供给室内单元。类似的，第二室外单元中各设备的工作原理可以参照第一室外单元中各设备的工作原理，本技术实施例在此不再赘述。
83.另外，基带可以不仅可以实现信号的切换以及调制解调，还可以通过交换机完成对用户路由器等设备的连接，向用户提供网络。
84.综合以上描述，本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换系统中，可以包括有第一天线阵面、第二天线阵面、电子开关和主控制设备。在第一天线阵面追踪第一过顶卫星且当前信道为第一天线阵面的信道时，主控制设备可以对当前信道的信号质量(即第一信号强度参数)进行监测，并且在监测过程中可以从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪。第一天线阵面追踪第一过顶卫星的过程中，第一天线阵面的信道的信号质量会逐渐变弱直至消失，主控制设备可以在信号质量消失之前(即第一信号强度参数满足第一预设条件时)，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。由于在切换信道前第二天线阵面已经提前追踪到第二过顶卫星，所以可以避免通过伺服系统对第二天线阵面追踪的卫星进行切换带来的时延。可以看出，本技术提供的技术方案中，通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，并且通过电子开关对两个天线阵面的信道进行切换，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延，从而可以改善用户使用网络的体验。
85.需要说明的是，本技术实施例中网络通信的时延仅由电子开关的切换时延产生，而电子开关的切换时延相比伺服系统的切换时延很小，所以本技术实施例可以降低低轨通信应用时的网络通信时延，因此可以改善用户使用网络的体验。
86.本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换方法可以适用于低轨卫星的通信切换系统。下面对本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换方法进行详细说明。
87.参照图5，本技术实施例提供的低轨卫星的通信切换方法包括s501-s502：
88.s501、主控制设备在当前信道为第一天线阵面的信道的情况下，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测。
89.s502、主控制设备在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。
90.可选的，在一种可能的实现方式中，相对位置参数为，当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角；离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹角；第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的连线；预设三维坐标系的坐标原点为当前地理位置，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；上述“根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”可以包括：将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星。
91.可选的，在另一种可能的实现方式中，本技术提供的低轨卫星的通信切换方法还可以包括：根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新。
92.可选的，在另一种可能的实现方式中，上述“根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新”可以包括：在确定目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于预设角度的情况下，将目标卫星确定为候选过顶卫星；目标卫星为低轨卫星星座中的任一卫星。
93.可选的，在另一种可能的设计方式中，第一预设条件为，参数值小于或等于第一预设参数值；上述“根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”可以包括：在确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值的情况下，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星；第二预设参数值大于第一预设参数值。
94.可选的，在另一种可能的设计方式中，上述“通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道”之后，还可以包括：对第二天线阵面与第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；在监测第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制第一天线阵面对第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定第二信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第一天线阵面的信道。
95.可选的，在另一种可能的设计方式中，上述“对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测”之前，还可以包括：从当前的候选过顶卫星中确定出第一过顶卫星，并通过第一对外接口向第一伺服控制器发送第一控制信号；第一控制信号用于指示第一伺服控制器控制第一伺服电机启动，使第一伺服电机带动第一天线阵面转动，直至追踪到第一过顶卫星；
96.上述“从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星”之后，还可以包括：通过第二对外接口向第二伺服控制器发送第二控制信号；第二控制信号用于指示第二伺服控制器控制第二伺服电机启动，使第二伺服电机带动第二天线阵面转动，直至追踪到第二过顶卫星。
97.本实施例中相关内容的解释可参考上述关于低轨卫星的通信切换系统的实施例，此处不再赘述。
98.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何在本技术揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。