星载数传天线对地面接力传输系统及其控制方法

摘要

本发明提供了一种星载数传天线对地面接力传输系统及其控制方法，包括如下步骤：根据卫星发送的预置指令，调整两个天线的角度；当卫星与某一地面站的角度与前置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送跟踪指令，实现对该地面站的实时跟踪；当卫星与下一地面站的角度与后置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送停止指令并向后置天线发送跟踪指令，前置天线停止跟踪，后置天线实现对该下一地面站的实时跟踪；当卫星与下一地面站的角度超过设定阈值时，向后置天线发送停止指令，则前置天线、后置天线均处于停止状态，等待卫星的预置指令。本发明能够增加星地之间数据传输时间，从而使卫星大量数据及时传输到地面。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星在轨有效数据对地面传输技术领域，具体地，涉及一种星载数传天线对地面接力传输系统及其控制方法。

背景技术

卫星获得的数据对地面进行传输时，需要卫星的数传天线指向地面站位置，由于地面站对卫星可见弧段限制，卫星对单个地面站进行传输数据的传输时间有限。在传输链路数据率一定的条件下，无法满足卫星载荷数据大量传输的需求。

随着卫星载荷技术的发展和数据传输需求的不断提高，卫星多采用增益较大的机械扫描点波束天线增加卫星等效全向发射功率(EIRP)。卫星点波束二维机械扫描数传天线工作过程中需要实时指向地面站，工作起始过程中需要进行天线角度的预置指向，以确保在指定的时刻具备进行有效数据的传输星地链路条件。

为了使卫星载荷获得的数据传输到地面站，需要有效利用卫星扫描过各个地面站的传输弧段资源，减少卫星系统用于准备工作的时间，包括天线转动预置指向的时间，信号在两天线间切换的时间。

本发明提出星载点波束二维机械扫描数传天线对地传输信号时，天线二维转动实现对地面站位置跟踪的方法，本发明解决了卫星数传天线对地面站传输链路可见弧段时间较少的问题，使用该星载数传天线接力传输方法，可有效利用卫星地面站有限的弧段资源，减少卫星系统用于准备工作的时间，从而使卫星大量有效载荷数据及时传输到地面。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载数传天线对地面接力传输系统及其控制方法。

根据本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统，包括设置在卫星上的两个独立的数传天线，即前置天线和后置天线；所述前置天线和后置天线均能够接收卫星发送的指令，实现在停止状态、预置角度状态以及跟踪状态之间的切换。

优选地，所述前置天线和后置天线根据卫星指令交替跟踪相邻的地面站，向对应的地面站发射数据信号。

根据本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统的控制方法，包括如下步骤：

天线角度预置步骤：根据卫星发送的预置指令，分别调整前置天线和后置天线的角度；

前置天线跟踪步骤：当卫星与某一地面站的角度与前置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送跟踪指令，实现对该地面站的实时跟踪，即由前置天线对该地面站发射数据信号；

后置天线跟踪步骤：当卫星与下一地面站的角度与后置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送停止指令并向后置天线发送跟踪指令，前置天线停止跟踪，后置天线实现对该下一地面站的实时跟踪，即由后置天线对该下一地面站发射数据信号；

指令等待步骤：当卫星与下一地面站的角度超过设定阈值时，向后置天线发送停止指令，则前置天线、后置天线均处于停止状态，等待卫星的预置指令。

优选地，所述预置指令包括：预置目标位置角度、对应的开始工作时刻；具体地，在规定的时间内完成前置天线和后置天线的角度预置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统包括两个天线，实现对两个地面站位置二维转动的接力跟踪，解决了卫星数传天线对地面站传输链路可见弧段时间较少的问题，增加星地之间数据传输时间，从而使卫星大量数据及时传输到地面。

2、本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统的控制方法，有效利用卫星地面站有限的弧段资源，减少卫星系统用于准备工作的时间；即采用两天线同时预置，较分别进行预置节省了时间；预置角度为各自开始工作时刻的天线指向角度，可以实现接近无时间间隔的接力传输。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统的控制方法示意图；

图2为本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统，包括设置在卫星上的两个独立的数传天线，即前置天线和后置天线；所述前置天线和后置天线均能够接收卫星发送的指令，实现在停止状态、预置角度状态以及跟踪状态之间的切换。

所述前置天线和后置天线根据卫星指令交替跟踪相邻的地面站，向对应的地面站发射数据信号。

具体地，如图1所示，本发明提供的星载数传天线对地面接力传输系统的控制方法包括如下步骤：

天线角度预置步骤：根据卫星发送的预置指令，分别调整前置天线和后置天线的角度；其中，所述预置指令包括：预置目标位置角度、对应的开始工作时刻；具体地，在规定的时间内完成前置天线和后置天线的角度预置。

前置天线跟踪步骤：当卫星与某一地面站的角度与前置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送跟踪指令，实现对该地面站的实时跟踪，即由前置天线对该地面站发射数据信号；

后置天线跟踪步骤：当卫星与下一地面站的角度与后置天线的角度一致时，卫星对前置天线发送停止指令并向后置天线发送跟踪指令，前置天线停止跟踪，后置天线实现对该下一地面站的实时跟踪，即由后置天线对该下一地面站发射数据信号；

指令等待步骤：当卫星与下一地面站的角度超过设定阈值时，向后置天线发送停止指令，则前置天线、后置天线均处于停止状态，等待卫星的预置指令。

具体地，如图2所示，定义二维机械扫描点波束天线A(后天线)、二维机械扫描点波束天线B(前天线)、地面接收站1(前站)、地面接收站2(后站)。工作过程包括：步骤1，天线静止；步骤2，预置；步骤3，A天线跟踪传输；步骤4，A天线切换至B天线；步骤5，B天线跟踪传输；步骤6，停止。

步骤1：天线A、天线B处于静止状态，为前一次工作过程的停止状态，此时卫星不对天线A、天线B发送指令，因此所述状态为星载数传天线待命工作状态。

步骤2：设置天线A、天线B的预置状态，数传天线开启，则天线A、天线B同时接收预置指令，所述预置指令包括：预置目标位置角度、对应的开始工作时刻，根据预置目标角度位置、天线当前角度位置差以及预置角速度等约束，天线A、天线B均在规定时间内完成角度预置。具体地，参考卫星飞行方向，后天线(A天线)对先经过地面站进行指向预指，前天线(B天线)对后经过地面站进行角度预指。

步骤3：使得A天线处于跟踪传输状态，卫星在轨运行本次任务过程中，当卫星与地面站1角度与A天线预置角度一致时，A天线接收卫星发送的跟踪指令，实现对地面站1(前站)的实时跟踪，同时进行数据信号的发射。

步骤4：卫星在轨运行本次任务过程中，当卫星与地面站2角度与B天线预置角度一致时，A天线接收卫星发送的停止指令，即停止对地面站1(前站)的实时跟踪，同时停止数据信号的发射；B天线接收卫星发送的跟踪指令，实现对地面站2(后站)的实时跟踪；同时，卫星将数据信号通路切换送至B天线，B天线开始进行数据信号的发射。

步骤5：使得B天线跟踪传输状态，卫星具备与地面站2(后站)进行数据传输弧段条件，B天线从预置角度的指向静止状态转为动态指向跟踪状态，同时进行数据信号的发射；此时，地面站2(前站)接收数据信号；

步骤6：当卫星飞离地面站2(后站)时，B天线停止对地面站2(后站)的动态指向跟踪，同时停止数据信号的发射；A、B天线均停止工作，数传天线处于断电状态，等待下一次数据信号传输任务的开始。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。