一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法与流程

本发明属于星间链路领域，尤其是涉及一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法。

背景技术：

1、星间链路主要用于实现卫星之间的通信和测距等功能。常规的星间链路系统一般包括发射机、天线、捕获和跟踪系统和接收机等组成。发射机完成信号的编码、调制、上变频和放大等工作；天线实现信号的收、发工作；捕获和跟踪系统实现天线的指向控制，保证星间链路两端的天线能够对准；接收机完成信号下变频、解调和译码等工作。

2、近年来，在一些卫星应用中，伴星围绕主星运行，通过双星协同工作，来完成特定在轨任务，这种运行模式这就对星间链路提出了新的要求和挑战。

3、在伴星围绕主星运行过程中，主星和伴星因位置变化复杂多变，通过调整卫星姿态或者调整天线指向实现星间持续不间断通信将会变得很困难。尤其在绕飞中，因两颗星距离较近，必须实时获知星间距离和双星运行状态。为保证双星之间安全的运行距离，对卫星进行运行轨迹调整，双星不间断通信就尤为重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法，以根据伴星围绕编队的运行特点，从天线设计、射频设计、基带软、硬件设计等部分入手，解决伴星在围绕主星运动时，因位置关系导致信号中断无法持续通信的问题，为双星伴飞提供安全保障。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法，包括星间链路系统，所述星间链路系统包括主星端链路系统和伴星端链路系统，所述主星端链路系统安装至主星，所述伴星端链路系统安装至伴星，所述主星端链路系统和伴星端链路系统之间通信连接；

4、所述主星端链路系统包括一号发射天线、二号发射天线、一号接收天线、二号接收天线、射频模块和基带模块，所述射频模块一端与基带模块通信连接，所述射频模块另一端分别与一号发射天线、二号发射天线、一号接收天线、二号接收天线通信连接，所述一号发射天线、二号发射天线、一号接收天线、二号接收天线用于实现射频模块与伴星端链路系统的通信；

5、所述射频模块包括射频发射单元和射频接收单元，所述射频发射单元输入端与基带模块通信连接，所述射频发射单元输出端分别与一号发射天线、二号发射天线通信连接，所述射频接收单元输出端与基带模块通信连接，所述射频发射单元输入端分别与一号接收天线、二号接收天线通信连接；

6、所述主星端链路系统和伴星端链路系统结构相同。

7、进一步的，所述一号发射天线、二号发射天线、一号接收天线、二号接收天线均为叠层微带天线。

8、进一步的，所述射频发射单元为双通道发射单元，主星端每一通道的发射单元分别包括一号温补衰减器、一号介质滤波器、一号增益放大器、二号温补衰减器、一号功放器、一号限幅器、一号介质及低通滤波器，所述一号温补衰减器一端与基带模块通信连接，所述一号温补衰减器另一端依次通过一号介质滤波器、一号增益放大器、二号温补衰减器、一号功放器、一号限幅器连接至一号介质及低通滤波器一端，一号介质及低通滤波器另一端连接一号发射天线或二号发射天线。

9、进一步的，所述射频接收单元为双通道接收单元，主星端每一通道的接收单元分别包括二号介质及低通滤波器、二号限幅器、一号放大器、三号介质及低通滤波器、二号放大器、三号温补衰减器、三号放大器、三号限幅器、ltcc低通滤波器，所述二号介质及低通滤波器一端与一号接收天线或二号接收天线通信连接，所述二号介质及低通滤波器另一端依次通过二号限幅器、一号放大器、三号介质及低通滤波器、二号放大器、三号温补衰减器、三号放大器、三号限幅器连接至ltcc低通滤波器一端，所述ltcc低通滤波器另一端与基带模块通信连接。

10、进一步的，所述基带模块包括2个发射射频芯片单元、2个接收射频芯片单元、fpga单元和arm单元，每个所述发射射频芯片单元输出端与一号温补衰减器通信连接，每个所述发射射频芯片单元输入端与fpga单元一端通信连接，每个所述接收射频芯片单元输入端与ltcc低通滤波器通信连接，每个所述接收射频芯片单元输出端与fpga单元一端通信连接，所述fpga单元另一端与arm单元通信连接，所述arm单元通过can接口与外部星务计算机通信。

11、进一步的，所述fpga单元包括fpga发射通道和fpga接收通道，所述fpga发射通道、fpga接收通道均与arm单元通信连接，所述fpga发射通道分别与2个发射射频芯片单元通信连接，所述fpga接收通道分别与2个接收射频芯片单元通信连接；

12、所述fpga发射通道包括发射通道一、发射通道二，所述发射通道一、发射通道二二者独立设置，所述发射通道一、发射通道二输入端均与arm单元通信连接，所述发射通道一、发射通道二输出端分别与一个发射射频芯片单元通信连接；

13、所述fpga接收通道包括接收通道一、接收通道二、解调通道一、解调通道二、解调通道三和解调通道四，所述接收通道一、接收通道二二者独立设置，所述接收通道一、接收通道二输入端分别与一个接收射频芯片单元通信连接，所述接收通道一输出端分别与解调通道一、解调通道二输入端通信连接，所述解调通道一、解调通道二输出端均与arm单元通信连接，所述接收通道二输出端分别与解调通道三、解调通道四输入端通信连接，所述解调通道三、解调通道四输出端均与arm单元通信连接。

14、进一步的，所述发射通道一、发射通道二的信号处理方式相同，且二者信号处理同步进行，所述发射通道一的信号处理方式包括以下步骤：

15、a1、arm单元将待发射数据传给发射通道一；

16、a2、发射通道一接收待发射数据后，对待发射数据进行数据组帧，得到组帧后的待发射数据；

17、a3、发射通道一对组帧后的待发射数据进行1/2ldpc编码，得到编码后的待发射数据；

18、a4、发射通道一对编码后的待发射数据进行扩频处理，分别得到i支路数据、q支路数据；

19、a5、发射通道一对i支路数据、q支路数据进行合路，得到发射数据，并将发射数据发给发射射频芯片单元。

20、进一步的，在步骤a4中，发射通道一对编码后的待发射数据进行扩频处理，分别得到i支路数据、q支路数据，包括以内容：

21、发射通道一包括发射数据支路和发射测距支路，发射数据支路依次通过数据扩频码组一、伪码生成器后与编码后的待发射数据进行扩频处理生成i支路数据；

22、发射测距支路依次通过测距扩频码组一、伪码生成器后测矩帧进行扩频处理生成q支路数据。

23、进一步的，所述解调通道一、解调通道二、解调通道三和解调通道四的信号处理方式相同，且四者信号处理同步进行，所述解调通道一的信号处理方式，包括以下步骤：

24、b1、接收通道一将射频信号发给解调通道一；

25、b2、解调通道一接收射频信号后，将射频信号分别传入解调通道一的捕获模块、跟踪环路模块；

26、b3、所述捕获模块对射频信号进行捕获处理，完成信号粗捕获，得到粗捕获信号，捕获成功，且捕获模块在对射频信号捕获过程中与伪码发生器同步码钟；

27、b4、捕获成功后，粗捕获信号进入跟踪环路模块，跟踪环路模块实现粗捕获信号的精捕获，得到解调数据一、测距值一、信噪比值一，且跟踪环路模块在对粗捕获信号精捕获过程中与伪码发生器同步码钟；

28、b5、解调通道一对解调数据一进行1/2ldpc译码，得到遥控数据一；

29、所述fpga单元根据4个解调通道同步情况，选取信噪比值最高的通道，进行测距数据输出和遥控数据输出。

30、相对于现有技术，本发明所述的一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法具有以下优势：

31、本发明所述的一种适用伴星绕飞编队的星间链路系统实现方法，系统简单，每颗星上使用两个收、发一体微带天线，此种天线成本低，重量轻，可靠性高；系统基带软件采用1/2ldpc编码，提高通信链路编码增益，在较低发射功率下，即可满足通信链路要求，降低系统功耗；通过对四个接收通道实时信噪比统计和比较，选择最优信噪比通道，可以实现伴星绕飞时两星可靠不间断通信。