一种星载通信系统的制作方法

1.本技术涉及卫星领域，具体而言，涉及一种星载通信系统。


背景技术：

2.为了完成卫星的监控任务和数据通信任务，通常现有技术中低轨卫星监控多使用路基固定天线进行数据测控和传输，而低轨卫星为了实现全球覆盖，多数都为绕南北极运行的卫星，故每个固定地点的天线只能收到4次左右的天线信号，进而只能在接收到天线信号的这段时间与地面进行数据传输，存在低轨卫星与地面之间进行数据传输时传输次数较少的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种星载通信系统，以解决上述低轨卫星与地面之间进行数据传输时传输次数较少的问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种星载通信系统，该系统包括低轨卫星、多个高轨同步卫星、地面主站以及地面指挥中心；所述低轨卫星与所述多个高轨同步卫星中的目标高轨同步卫星通信连接，所述低轨卫星在卫星轨道上的当前位置位于所述目标高轨同步卫星的目标信号覆盖区域范围内；所述多个高轨同步卫星分别与所述地面主站通信连接，所述地面主站与所述地面指挥中心通信连接；
5.所述地面指挥中心，用于依次通过所述地面主站和所述目标高轨同步卫星向所述低轨卫星发送数据上传指令；
6.所述低轨卫星，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据依次通过所述目标高轨同步卫星和所述地面主站发送给所述地面指挥中心。
7.进一步地，所述低轨卫星上设置有通信机和数据采集设备；所述通信机包括对外接口；所述通信机通过所述对外接口与所述数据采集设备建立连接；
8.所述数据采集设备，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据传输至所述通信机；
9.所述通信机，用于接收所述实时测试数据，并将所述实时测试数据依次通过所述目标高轨同步卫星和所述地面主站发送给所述地面指挥中心。
10.进一步地，所述通信机还包括：星载波段全向天线、通信模块、主控模块；所述星载波段全向天线与所述通信模块连接；所述通信模块与所述主控模块通过接插件连接；所述主控模块通过所述对外接口与所述数据采集设备连接；
11.所述主控模块，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据传输至所述通信模块；
12.所述通信模块，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述星载波段全向天线；
13.所述星载波段全向天线，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述目标高轨
同步卫星。
14.进一步地，所述通信模块包括:射频信号收发模块、基带处理模块和cpu第一处理模块；所述射频信号收发模块与所述星载波段全向天线通信连接；所述射频信号收发模块与所述基带处理模块之间连接；所述基带处理模块与所述cpu第一处理模块之间连接；
15.所述cpu第一处理模块，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据传输至所述基带处理模块；
16.所述基带处理模块，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述射频信号收发模块；
17.所述射频信号收发模块，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述星载波段全向天线。
18.进一步地，所述数据采集设备包括电源继电器模块；
19.所述电源继电器模块，用于对所述数据采集设备供电。
20.进一步地，所述对外接口包括供电接口：
21.所述电源继电器模块，还用于通过所述供电接口对所述通信机供电。
22.进一步地，所述对外接口还包括：数据传输接口；
23.所述数据传输接口包括：rs232串口、rs422串口、can总线。
24.进一步地，所述星载波段全向天线为阵子天线；
25.所述阵子天线的带宽频率大于等于1.52ghz，小于等于1.66ghz；
26.所述阵子天线的增益为3dbi；
27.所述阵子天线的极化方式为左旋圆极化；
28.所述阵子天线的轴比小于等于3db；
29.所述阵子天线的波束宽度为140
°
。
30.本技术的星载通信系统，在保证通信机与目标高轨同步卫星建立通信的同时，实现了低轨卫星与地面指挥中心的实时通信，减少地面测控站的建设，节约卫星管理成本。增加了低轨卫星与地面之间进行数据交互的时间和传输次数，提高了用户对卫星实时状态的监控和测控问题。
31.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1为本技术实施例所提供的一种星载通信系统的结构示意图。
34.图2为本技术实施例所提供的低轨卫星的结构示意图。
35.图3为本技术实施例所提供的通信机结构示意图。
36.图4为本技术实施例所提供的通信机中的通信模块的结构示意图。
37.图5为本技术实施例所提供的通信机包括的对外接口的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.为了完成卫星的监控任务和数据通信任务，通常现有技术中低轨卫星监控多使用路基固定天线进行数据测控和传输，而低轨卫星为了实现全球覆盖，多数都为绕南北极运行的卫星，故每个固定地点的天线只能收到4次左右的天线信号，进而只能在接收到天线信号的这段时间与地面进行数据传输，存在低轨卫星与地面之间进行数据传输效率低下的问题。
40.本技术实施例提供了一种星载通信机系统，包括：低轨卫星、多个高轨同步卫星、地面主站以及地面指挥中心；所述低轨卫星与所述多个高轨同步卫星中的目标高轨同步卫星通信连接，所述低轨卫星在卫星轨道上的当前位置位于所述目标高轨同步卫星的目标信号覆盖区域范围内；所述多个高轨同步卫星分别与所述地面主站通信连接，所述地面主站与所述地面指挥中心通信连接；
41.所述地面指挥中心，用于依次通过所述地面主站和所述目标高轨同步卫星向所述低轨卫星发送数据上传指令；
42.所述低轨卫星，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据依次通过所述目标高轨同步卫星和所述地面主站发送给所述地面指挥中心。
43.其中每个高轨同步卫星在自身轨道运行时会覆盖地球的不同区域，因此每个高轨同步卫星有各自的信号覆盖区域，进而能够实现低轨卫星与所述多个高轨同步卫星中的目标高轨同步卫星通信连接。并且目标信号指的是低轨卫星在卫星轨道运行时的当前位置位于目标高轨同步卫星的目标信号覆盖区域内，并且目标信号的信号强度是大于预设强度要求的信号。
44.高轨同步卫星绕地球运行周期与地球自转同步，因此高轨同步卫星为地球同步卫星，上述多个高轨同步卫星分别与地面主站实时连接，地面主站是进行数据传输的中转站。地面指挥中心是卫星与地面管理员进行交互窗口，地面指挥中心可以随时启用卫星载荷、上注指令、使低轨道卫星完成特定区域拍照、卫星姿态调整、通信和功能试验等功能。
45.如图1所示，为本技术实施例提供的一种星载通信机的系统，包括：
46.低轨卫星101、目标高轨同步卫星102、地面主站103和地面指挥中心104；其中低轨卫星101与目标高轨同步卫星102通信连接，并且低轨卫星在卫星轨道上的当前位置位于该目标高轨同步卫星的目标信号覆盖区域范围内；目标高轨同步卫星102与地面主站103通信连接；地面主站103与地面指挥中心104通过互联网实现通信连接。
47.目标高轨同步卫星102为thuraya卫星，且thuraya卫星绕地球运行周期与地球自转同步。地面指挥中心104通过互联网向地面主站103发送数据上传指令，地面主站103将接收到的数据上传指令发送至目标高轨同步卫星102，目标高轨同步卫星102将接收到的数据
上传指令发送至低轨卫星101；目标高轨同步卫星102接收到数据上传指令后广播信号，并将接收到的数据上传指令通过广播信号传输至低轨卫星101。
48.低轨卫星101接收到数据上传指令后，并将自身在卫星轨道上运行时产生的实时测试数据发送给目标高轨同步卫星102，目标高轨同步卫星102接收实时测试数据，将接收到的实时测试数据进行打包得到打包后的实时测试数据，并将打包后的实时测试数据发送给地面主站103；地面主站103接收打包后的实时测试数据发送给地面指挥中心104。地面指挥中心104接收打包后的实时测试数据，并将打包后的实时测试数据解析成卫星姿态、动量轮、陀螺、电源等状态数据，地面管理员根据解析后的数据监控卫星状态，及时发现低轨卫星异常信息，可以通过及时启用卫星载荷，以使低轨卫星姿态调整或进行特定区域拍照等，进而实现及时处理低轨卫星状况。
49.本技术实施例通过当低轨卫星在卫星轨道上的当前位置位于目标高轨同步卫星的目标信号覆盖区域范围内，以使低轨卫星将运行时产生的实时测试数据依次通过高轨同步卫星、地面主站发送至地面指挥中心，提高了低轨卫星与地面主站进行数据传输时传输次数和数据交互的时间，提高了用户对低轨卫星的实时状态进行监控的次数，并且当用户发现低轨卫星异常信息时，可以通过随时启用卫星载荷，使卫星完成相应的功能，进而及时处理低轨卫星状况，防止低轨卫星出现严重异常而导致报废。并且基于星载通信系统的建立，可以减少地面测控站的建设，节省卫星管理成本。
50.如图2所示，为本技术实施例提供的低轨卫星的结构示意图，如图2所示，本实施例中的低轨卫星101上设置有通信机201和数据采集设备202，通信机201包括对外接口2011，通信机201通过对外接口2011与数据采集设备202建立连接。
51.所述数据采集设备202，用于接收上述数据上传指令，并将低轨卫星在卫星轨道上运行时产生的实时测试数据传输至通信机201；
52.所述通信机201，用于接收上述实时测试数据，并将所述实时测试数据依次通过目标高轨同步卫星102和地面主站103发送给地面指挥中心104。
53.通信机201作为低轨卫星的通信载荷，负责完成低轨卫星与目标高轨同步卫星102之间的通信；通信机201由低轨卫星101上的数据采集设备202进行管理，数据采集设备202由为微算机作为部件，构成计算机的分布式的运行管理、自主控制和信息处理的综合自动化设备。
54.其中，数据采集设备202在接收到数据上传指令之后，将低轨卫星在卫星轨道上运行时产生的实时测试数据发送至通信机201；通信机201，接收实时测试数据，并将实时测试数据传输至目标高轨同步卫星102，目标高轨同步卫星102接收实时测试数据，并对实时测试数据进行打包得到打包后的实时测试数据，将打包后的实时测试数据传输至地面主站103，地面主站103接收打包后的实时测试数据，并将打包后的实时测试数据传输至地面指挥中心104，地面指挥中心104接收打包后的实时测试数据，并对数据解析，地面管理员根据解析后的数据监控卫星状态。
55.在一实施例中，如图3所示，为本技术实施例提供的通信机结构示意图，通信机201，还包括：星载波段全向天线2012、通信模块2013、主控模块2014，所述星载波段全向天线2012与所述通信模块2013通过射频天线连接；所述通信模块2013与所述主控模块2014通过接插件连接；所述主控模块2014通过所述对外接口2011与所述数据采集设备202连接。
56.所述主控模块2014，用于接收所述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据传输至所述通信模块；
57.所述通信模块2013，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述星载波段全向天线；
58.所述星载波段全向天线2012，用于将接收到的所述实时测试数据传输至所述目标高轨同步卫星102。
59.主控模块2014主要由cpu、电源、通信等芯片组成，其中cpu采用nuc975系列处理器作为主控芯片，该芯片是以arm926ejs为核心的系统级芯片。主控模块主控程序基于嵌入式linux操作系统开发，实现主控模块2014与通信模块2013的通信功能，以及实现主控模块2014与数据采集设备202的通信功能，作为通信模块2013与数据采集设备202之间的通信桥梁。
60.主控模块2014，用于接收上述数据上传指令，并将运行过程中产生的实时测试数据传输至通信模块2013；通信模块2013，用于接收上述实时测试数据，并将接收到的实时测试数据传输至星载波段全向天线2012，星载波段全向天线2012用于接收上述实时测试数据，并将接收到的实时测试数据传输至目标高轨同步卫星102。
61.在一实施例中，如图4所示，为本技术实施例提供的通信机中的通信模块的结构示意图，通信模块2013，还包括：射频信号收发模块20131、基带处理模块20132和cpu第一处理模块20133，所述星载波段全向天线2012与所述射频信号收发模块20131通过射频天线连接；所述射频信号收发模块20131与所述基带处理模块20132之间连接；所述基带处理模块20132与所述cpu第一处理模块20133连接。
62.所述cpu第一处理模块20133，用于接收数据上传指令，并将运行中产生的实时测试数据传输至基带处理模块20132；
63.所述基带处理模块20132，用于将接收到的上述实时测试数据传输至射频信号收发模块20131；
64.所述射频信号收发模块20131，用于将接收到的上述实时测试数据传输至星载波段全向天线2012。
65.所述cpu第一处理模块20133，用于接收数据传输指令，并对运行过程中产生的实时测试数据处理成数字信号类型的实时测试数据并将数字信号类型的实时测试数据传输至基带处理模块20132，基带处理模块20132，接收上述数字信号类型的实时测试数据，并将数字信号类型的实时测试数据转换成射频信号类型的实时测试数据，并将射频信号类型的实时测试数据传输至射频信号收发模块20131；射频信号收发模块20131接收上述射频信号类型的实时测试数据，并将射频信号类型的实时测试数据传输至星载波段全向天线2012。
66.在一实施例中，所述数据采集设备202还包括：电源继电器2021，用于对数据采集设备202供电。
67.在一实施例中所述对外接口2011包括供电接口20111，所述数据采集设备202，还用于通过所述供电接口20111对通信机201供电。
68.当所述数据采集设备202需要启动通信机201时，数据采集设备202中的电源继电器2021通过所述供电接口20111对通信机201供电，通信机201供电后，进行系统初始化，待系统初始化完成后，向数据采集设备202发送初始化完成指令，以使数据采集设备202了解
对通信机的供电情况。
69.如图5所示，所述对外接口2011还包括,数据传输接口20112，所述数据传输接口20112包括rs232串口、rs422串口、can总线。
70.数据采集设备202可以通过数据传输接口20112中的任意一种接口与通信机建立连接如当数据采集设备202可以使用数据传输接口20112中的can总线接口与通信机建立连接时，rs232串口、rs422串口不用与通信机连接，也可以实现数据采集设备202对通信机201进行管理和通信等功能。
71.在一实施例中，星载波段全向天线2012为阵子天线；阵子天线的宽带频率大于等于1.52ghz，小于等于1.66ghz；所述阵子天线的增益为3dbi；所述阵子天线的极化方式为左旋圆极化；所述阵子天线的轴比小于等于3db；所述阵子天线的波束宽度为140
°
，当阵子天线的各项参数符合上述要求时，通信机201与目标高轨同步卫星102之间射频信号收发功能正常工作，实现低轨卫星101与地面指挥中心的104的通信功能。
72.本实施例中的星载通信系统，在保证通信机与目标高轨同步卫星建立通信的同时，实现了低轨卫星与地面指挥中心的实时通信，减少地面测控站的建设，节约卫星管理成本。增加了低轨卫星与地面之间进行数据交互的时间和传输次数，提高了用户对卫星实时状态的监控和测控问题。
73.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
74.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
75.另外，在本技术提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
76.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
77.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
78.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术
的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围。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以所述权利要求的保护范围为准。