星基VHF系统及其通信方法

星基vhf系统及其通信方法
技术领域
1.本发明提供一种星基vhf系统及其通信方法，属于通信技术领域。


背景技术：

2.近年来，民航飞行事故的主要原因之一就是飞机与地面塔台通信不畅，民航飞机主要配备的通信系统有高频通信系统，甚高频通信系统，选择呼叫系统，和音频系统。用于与地面塔台通信的主要是高频通信系统，该系统利用高频信号在电离层反射的特点进行远距离的通信，但是这种通信并不可靠，在远洋远海、偏远地区以及国内西部部分航线上地面塔台建设不足，飞机驶入这些区域便与地面塔台失去联系。
3.部分民航飞机还配备海事卫星通信系统，但海事卫星为海、陆、空各行业用户提供服务，航空通信优先级不高，频段占用资源少，同时海事卫星所用的l频段通信费用昂贵，并且海事卫星受电离层起伏和大气干扰的影响很大，通信质量和可靠性不高，所以仍无法有效解决地面塔台通信盲区内民航飞机应急状况下与地面的有效通信问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种星基vhf系统及其通信方法，(1)解决飞机在高频通信盲区与地面塔台通信的问题；(2)解决海事卫星通信费用高，且通信质量和可靠性不高的问题。
5.具体的技术方案为：
6.星基vhf系统，包括星基vhf收发机载荷、低轨卫星星座、机载vhf通信设备和地面空管综合应用子系统；
7.其中：
8.星基vhf收发机载荷负责接收和转发飞机发出的vhf信号；
9.低轨卫星星座通过星间链路进行卫星星座组网，所述的低轨卫星星座包含星间链路子系统，负责实现通信全球覆盖，保证飞机无论在何处发出信号都能被卫星接收，通过低轨卫星星座将所接收来自飞机发出的vhf通信信号转发至最近的地面塔台；
10.机载vhf通信设备负责发出vhf信号和接收转发的地面塔台信号；
11.地面空管综合应用子系统负责监测飞机状态，飞机飞行遇到问题时提出解决方法以及为无法继续飞行的飞机寻找最近的迫降场所。
12.其中，低轨卫星星座中每一颗卫星均包括依次连接的天线、接受信号多普勒频移补偿模块、星间链路通信模块、发射信号多普勒频移补偿模块、管制频率自适应切换模块；
13.低轨卫星星座中的卫星通过星间链路通信模块与星间组网路信号中转卫星通信连接。
14.上述星基vhf系统的通信方法为，低轨卫星星座中的卫星天线接收到飞机发出的数据，并经前端接收、多路话音通信策略、多普勒频率补偿、通信频段自适应切换策略处理后，通过信号发射，经星间组网路由链路转发至国内卫星地面管制中心上方距离最近的卫星，然后该卫星通过星地链路下传到地面站；同时地面站也通过上行链路将信息传送给卫
综合考虑，确定卫星转发信号的先后顺序。
28.多普勒频率补偿，包括对接收信号进行快速傅里叶变换，计算结果与无频率偏移的信号频谱进行比对，计算频谱搬移量，计算fft频谱峰值的相位，生成初相位的峰值相位，频率与频谱搬移量的正弦波进行补偿。
29.通信频段自适应切换策略，包括根据自身轨道坐标，计算出对应的星下点坐标，在星下点坐标的飞行管制区域内，采用特定的航空vhf通信频段接收与发送信息。


技术特征：
1.星基vhf系统，其特征在于，包括星基vhf收发机载荷、低轨卫星星座、机载vhf通信设备和地面空管综合应用子系统；其中：星基vhf收发机载荷负责接收和转发飞机发出的vhf信号；低轨卫星星座通过星间链路进行卫星星座组网，所述的低轨卫星星座包含星间链路子系统，负责实现通信全球覆盖，保证飞机无论在何处发出信号都能被卫星接收，通过低轨卫星星座将所接收来自飞机发出的vhf通信信号转发至最近的地面塔台；机载vhf通信设备负责发出vhf信号和接收转发的地面塔台信号；地面空管综合应用子系统负责监测飞机状态，飞机飞行遇到问题时提出解决方法以及为无法继续飞行的飞机寻找最近的迫降场所。2.根据权利要求1所述的星基vhf系统，其特征在于，所述的低轨卫星星座中每一颗卫星均包括依次连接的天线、接受信号多普勒频移补偿模块、星间链路通信模块、发射信号多普勒频移补偿模块、管制频率自适应切换模块；低轨卫星星座中的卫星通过星间链路通信模块与星间组网路信号中转卫星通信连接。3.根据权利要求1或2所述的星基vhf系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：低轨卫星星座中的卫星天线接收到飞机发出的数据，并经前端接收、多路话音通信策略、多普勒频率补偿、通信频段自适应切换策略处理后，通过信号发射，经星间组网路由链路转发至国内卫星地面管制中心上方距离最近的卫星，然后该卫星通过星地链路下传到地面站；同时地面站也通过上行链路将信息传送给卫星，并经由星间链路与星空链路最终发送给飞机。4.根据权利要求3所述的星基vhf系统的通信方法，其特征在于，所述的多路话音通信策略，包括通过发送信号先后顺序以及信号类型综合考虑，确定卫星转发信号的先后顺序。5.根据权利要求3所述的星基vhf系统的通信方法，其特征在于，所述的多普勒频率补偿，包括对接收信号进行快速傅里叶变换，计算结果与无频率偏移的信号频谱进行比对，计算频谱搬移量，计算fft频谱峰值的相位，生成初相位的峰值相位，频率与频谱搬移量的正弦波进行补偿。6.根据权利要求3所述的星基vhf系统的通信方法，其特征在于，所述的通信频段自适应切换策略，包括根据自身轨道坐标，计算出对应的星下点坐标，在星下点坐标的飞行管制区域内，采用特定的航空vhf通信频段接收与发送信息。

技术总结
本发明提供一种星基VHF系统及其通信方法，包括，星基VHF收发机载荷负责接收和转发飞机发出的VHF信号；低轨卫星星座负责实现通信全球覆盖，保证飞机无论在何处发出信号都能被接收；卫星空间组网子系统负责将接收到的信号转发至最近的地面塔台；机载VHF通信设备负责发出VHF信号和接收转发的地面塔台信号；地面空管综合应用子系统负责监测飞机状态，飞机飞行遇到问题时提出解决方法以及为无法继续飞行的飞机寻找最近的迫降场所。本发保证了飞机在高频通信的通信盲区仍能与地面塔台取得联系，通信费用低，且不受电离层欺负和大气干扰的影响，通信可靠。通信可靠。通信可靠。


技术研发人员：张学军 叶勉 郑云菲 李雪缘
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2022.08.05
技术公布日：2022/10/11