[发明专利]一种空间光通信方法及空间光通信系统

说明书

本发明提供了一种空间光通信方法和空间光通信系统，该方法包括步骤：低轨卫星星载通信机利用星载导航接收机周期性地更新卫星星历信息，并将其上报给过顶的数据中继卫星；中继卫星将整合后的所有低轨卫星星历信息进行组帧，并周期性广播；低轨卫星接收广播信息，并根据广播信息计算出其他卫星各个时刻的空间位置坐标；星上天线跟踪瞄准系统(ATP系统)根据所述空间位置坐标进行数据分析进而快速调整波束进行跟踪指向并调整发射功率。本发明提供了一种快速、高效和可靠的星间组网机制。

技术领域

本发明属于空间信息网络建设领域，具体涉及一种空间光通信方法及空间光通信系统。

背景技术

低轨卫星组网的发展现状：

低轨卫星具有轨道高度低、卫星与地面节点之间的传输时延低、用户终端实现简单且功耗低、频率能够高效复用等优点。

当前，全球正在掀起了卫星互联网低轨星座发展的新高潮，美国一网公司(oneweb)签订了为建造大型低轨通信卫星星座研制与发射900颗卫星的合同，这标志着低轨大规模宽带互联网卫星星座计划迈出了实质性的一步。近两年，美国硅谷的互联网企业敏锐地捕获到卫星通信产业巨大商机，多家非传统航天企业宣布打造低轨通信卫星星座。虽然新兴卫星互联网星座还处于初期探索阶段，但是将卫星通信服务融入“互联网+天基信息系统”，蕴含了巨大的商机，是卫星通信产业未来发展方向之一。中国航天科工集团公司提出了“福星”系统计划，该计划用156颗卫星在距地球1000公里高度的轨道上构建一个星座，发射的网络信号可覆盖全球。福星系列一期将采用天星地网模式，二期采用天地融合组网。清华大学与信威通信公司形成联合研究中心将建设低轨道卫星移动通信星座和发展空天信息技术作为战略目标。卫星星座第一步技术验证完成，第二步的工程星设计实施阶段将通过增加星际链路及在总体方案设计阶段扩充平台能力。卫星第三步是全系统建设，逐步扩大实时通信范围，直到实现全球无缝覆盖。

低轨卫星组网的发展趋势：

低轨卫星光通信是目前各个国家大力发展的新型卫星通信方式，具有带宽高、功耗小、保密性强等诸多优点，在民用和国防应用中都有着广阔的应用前景。

激光通信与微波通信相比，具有以下独特的优点：

1)与微波相比，光波频率高3～5个数量级，频率资源丰富得多，可以获得高得多的数据传输速率，能满足大容量传输的要求，并为实现空间多功能任务提供了时间保障。

2)激光波束比微波波束的发散角小3～5个数量级，这将大大增加接收端的电磁波能量密度，有利于终端减轻重量、减少体积，降低功耗。

3)保密和抗干扰性能极好，这对军事应用十分有利。

低轨卫星组网通信面临的问题：

在卫星光通信过程中，星间链路要实现空间组网通信的前提是收发光源天线精确对准，但低轨光通信卫星网络因具有移动速度快、网络拓扑持续高度动态变化和光束束散角小等特点，使得卫星光通信过程的捕获、瞄准、跟踪(ATP)问题变得十分突出。

发明内容

技术问题是为低轨卫星系统星间组网提供一种快速、高效和可靠的星间组网机制。

有鉴于此，本发明实施例提供一种空间光通信方法和空间光通信系统用以解决上述的技术问题。

问题的解决方案：

本发明提供了一种快速高效的空间光通信方法，包括步骤：

低轨卫星星载通信机利用星载导航机周期性地更新其卫星星历信息，并将其上报给过顶的数据中继卫星；

中继卫星将整合后的所有低轨卫星星历信息进行组帧，并周期性广播；

低轨卫星接收广播信息，并根据广播信息计算出其他卫星各个时刻的空间位置坐标；