[发明专利]一种适用于火星探测的WiFi中继通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对三器组合火星探测器设计的器间WiFi中继通信技术，这种技术可以应用到火星探测后续研制的探测器中，也可以应用于具有类似要求的其他深空探测飞行器。

背景技术

火星探测任务形式丰富，包括环绕探测、着陆探测、巡视探测等多种类型，探测距离远，建立器地通信链路资源代价大，通常由环绕器负责建立器地通信链路，同时与其它形式探测器建立中继通信链路。WiFi技术是一种短程无线通信技术，传输速率高，且在弱信号和干扰情况下，带宽可调整，能保证稳定可靠传输。我国未来火星探测任务将发射由环绕器、推进器和着陆器三器组合的探测器，为此，开展基于WiFi的器间中继通信技术研究。

发明内容

本发明提出一种适用于我国未来三器组合火星探测的器间WiFi中继通信系统，该系统为一种采用集成化、一体化基带及射频单元，微型轻型通信天线的系统，工作在S频段，约2.4GHz。该通信系统包括环绕器WiFi通信单元、着陆器WiFi通信单元和推进舱WiFi通信单元等三部分。

根据本发明的一个方面，提供一种适用于火星探测的WiFi中继通信系统，包括环绕器WiFi通信单元、着陆器WiFi通信单元、推进器WiFi通信单元，环绕器WiFi通信单元与着陆器WiFi通信单元之间双向通信，环绕器WiFi通信单元与推进器WiFi通信单元之间双向通信，其中：

环绕器WiFi通信单元包括环绕器通信多工器、环绕器功率放大器、对推进器收发微带天线和对着陆器收发微带天线、具有WiFi功能的无线网卡，其中，具有WiFi功能的无线网卡输出射频信息到环绕器通信多工器，环绕器通信多工器通过对推进器收发微带天线向推进器WiFi通信单元发送信息，环绕器通信多工器通过环绕器功率放大器和对着陆器收发微带天线向着陆器WiFi通信单元发送信息，对推进器收发微带天线接收来自推进器WiFi通信单元的信息，经环绕器通信多工器传输到具有WiFi功能的无线网卡，对着陆器收发微带天线接收来自着陆器WiFi通信单元的信息，经环绕器通信多工器传输到具有WiFi功能的无线网卡；

着陆器WiFi通信单元包括着陆器Linksys无线路由器、着陆器通信多工器、着陆器功率放大器、背罩收发微带天线和着陆舱收发微带天线，其中，着陆器Linksys无线路由器用于输出射频信息到着陆器通信多工器和着陆器功率放大器，着陆器通信多工器和着陆器功率放大器在进入过程通过背罩收发微带天线向环绕器WiFi通信单元发送信息，着陆器通信多工器和着陆器功率放大器在表面工作阶段向环绕器WiFi通信单元发送信息；背罩收发微带天线和着陆舱收发微带天线均用于接收环绕器WiFi通信单元发送的信息，经着陆器通信多工器传输到着陆器Linksys无线路由器；

推进器WiFi通信单元包括推进器Linksys无线路由器、推进器通信多工器、+Y面收发微带天线和-Y面收发微带天线，其中，推进器Linksys无线路由器用于输出射频信息到推进器通信多工器，推进器通信多工器同时通过+Y面收发微带天线和-Y面收发微带天线向环绕器WiFi通信单元发送信息，+Y面收发微带天线和-Y面收发微带天线接收环绕器WiFi通信单元发送的信息，经推进器通信多工器传输到推进器Linksys无线路由器。

优选地，环绕器WiFi通信单元与推进器WiFi通信单元之间的WiFi中继通信链路，采用最低码速率1Mbps。

优选地，环绕器WiFi通信单元与着陆器WiFi通信单元之间的WiFi中继通信链路，采用最低码速率2kbps。

优选地，+Y面收发微带天线和-Y面收发微带天线的波束宽度均为±85°。

优选地，背罩收发微带天线与着陆器背罩热防护层一体化设计。

优选地，着陆舱收发微带天线与着陆器对天面顶板一体化设计。

优选地，着陆器功率放大器为5W功率放大器。

优选地，环绕器功率放大器为5W功率放大器。

更为具体地，环绕器WiFi通信单元配置具有WiFi功能的通信终端，与环绕器综合电子计算机相连，通过无线网卡实现与推进器和着陆器的中继通信。与推进器最大中继通信距离为1km，最低通信码速率1Mbps。与着陆器中继采用5W大功率功放，提高传输距离，最大通信距离2000km，最低通信码速率2kbps。通信天线配置两幅微带贴片天线，对着陆器收发共用天线，天线波束宽度±60°内增益优于-2dBi，对推进舱收发共用天线，天线波束宽度±85°内增益优于-5dBi。