[发明专利]一种用于实现高动态和低时延空间遥操作的星间通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于实现高动态和低时延空间遥操作的星间通信系统，属于卫星通信技术领域。

背景技术

空间遥操作任务的两颗卫星之间需要通过星间链路协同工作，完成相互间数据的传输，并配合大系统完成某些特定任务。空间遥操作任务要求星间通信系统具备持续、双向的通信能力。由于空间遥操作任务对通信实时性要求较高，因此，星间通信系统应满足空间遥操作任务对通信低时延的要求。另外，空间遥操作任务的两颗卫星需要在组合状态和分离较远的状态下完成持续的双向星间通信任务，对星间通信的动态能力提出了较高要求，既要使得接收到的信号电平达到解调门限又要使得信号不能太强致使接收机饱和，因此需要设计一种适应空间遥操作任务的低时延、高动态星间通信系统。

由于实现空间遥操作任务的两颗卫星之间的相对位置是动态变化的，其设计难点主要有：(1)星间通信机的发射功率设计为10～15mW范围，接收灵敏度设计为-116dBm，用以保证两星在相距15km状态时，星间通信接收机能够收到足够解调的信号电平；并且保证两星在距离0.15m时，星间通信接收机不能达到饱和状态；(2)设计星间通信机接收、解调并分解出有效载荷数据的时间为581ms，以满足空间遥操作任务对星间通信系统的通信低时延要求；(3)设计星间通信天线安装在两颗卫星的相对面，并保证在两颗卫星相互运动时达到±60°的可视角度，以保证星间通信能够提供持续、双向的稳定可靠的通信链路，不能存在通信中断区域；(4)因空间环境的影响，到达两颗卫星接收机的射频信号并不一致，因此对星间通信天线在不同角度的隔离度进行测试，根据其隔离度最相近的测试结果确定天线安装角度，以保证两颗卫星星间通信机的接收电平尽可能接近。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于实现高动态和低时延空间遥操作的星间通信系统，本发明能够建立持续、双向的高动态星间链路，能够满足空间遥操作任务对通信低时延的要求；通过采用天线隔离度的测试结果确定星间通信天线的安装方式，从而实现一种适应空间遥操作任务的低时延、高动态星间通信系统。

本发明的技术解决方案是：

一种用于实现高动态和低时延空间遥操作的星间通信系统，包括：第一卫星A、第二卫星B；其中第一卫星A和第二卫星B分别又包括星间通信机、星间微波网络、星间通信天线；

第一卫星A的星间通信天线将接收到来自第二卫星B的射频信号通过星间微波网络，发送至星间通信机进行BPSK解调、滤波、格式化、解扰、同步校验后恢复出有效载荷数据和第二卫星B的整星遥测数据(其中，滤波、格式化、解扰统称为数字处理)，星间通信机通过CAN总线将有效载荷数据和第二卫星B的整星遥测数据分别传送给相关的用户使用；同时第一卫星A的星间通信机接收星务分系统通过CAN总线送来的第二卫星B的遥操作指令，并对该遥操作指令进行BPSK调制、功率放大、滤波后，通过星间微波网络和星间通信天线以射频信号形式发送至第二卫星B；

第二卫星B的星间通信天线接收到来自A星的射频信号，通过星间微波网络将该射频信号送至第二卫星B的星间通信机；星间通信机在一定时间内对射频信号进行BPSK解调、滤波、格式化、同步后恢复出遥操作指令，通过RS422接口将其传送给B星的相关用户执行相应的遥操作任务；第二卫星B的星间通信机接收到来自星务分系统的有效载荷和整星遥测数据，并对其进行BPSK调制、功率放大、滤波，通过星间微波网络和星间通信天线以射频信号形式发送至第一卫星A。

所述第一卫星A的星间通信机又包括星间下位机、星间接收机和发射机；其中星间下位机包括第一星间下位机和第二星间下位机，二者互为冷备份；星间接收机包括第一星间接收机和第二星间接收机，两者同时工作，互为热备份；星间发射机包括第一星间发射机和第二星间发射机，二者互为冷备份；