[发明专利]一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法

说明书

本发明公开了一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法，采用本发明解决了小卫星平台典型测控方案用于深空测控存在的问题，包括天线组阵存在干涉区、有效全向辐射功率和接收灵敏度不足、系统电磁自兼容性不足、不支持高精度定轨测量的差分单向测距功能等问题。本发明既能满足深空控测任务的测控需求，又最大限度降低设备冗余度，在星上专用逻辑配合下，能够进行测控通道备份切换，保证了测控系统的可靠性。本发明进行深空飞行任务改进设计，不仅限于小卫星平台，对于其它深空航天器也具有借鉴意义。

技术领域

本发明涉及一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法，属于深空卫星系统测控技术领域。

背景技术

由于近年来深空探测技术的发展，要求卫星平台在全任务过程中保证测控链路的有效性和测控范围的覆盖性，目前的典型S频段统一载波测控系统无法满足深空探测任务的测控需求，因此需要在小卫星平台发展一种适用于深空探测的测控系统。

深空探测器的测控技术已在嫦娥探测任务中逐步得到在轨应用，但是基于小卫星平台进行深空测控系统设计尚属首次，主要存在的问题：(1)在小卫星总体重量、功耗的限制下，如何优化测控系统设计，进行小型化实现，并保证产品的可靠性。(2)在小卫星平台空间受限，天线隔离度要求较高的情况下，如何布局测控系统的合理位置，保证系统的性能。

目前国外未发现在小卫星平台进行深空测控系统设计的相关报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于深空探测的小卫星测控系统及实现方法，解决了现有的小卫星上进行深空探测任务的测控需求问题，本发明能够在小卫星平台空间受限、天线隔离度要求较高、质量和功耗受限的前提下，既能满足深空控测任务的测控需求，又最大限度降低设备冗余度，在星上专用逻辑配合下，能够进行测控通道备份切换，保证了测控系统的可靠性。

本发明的技术解决方案是：一种适用于深空探测的小卫星测控系统，包括：测控天线，深空应答机，功率放大器，输出滤波器，组合开关；

相比于传统测控应答机，深空应答机技术特点：接收灵敏度高(比传统应答机优化几十dB)、重量轻、捕获时间短；实现方式是在普通应答机基础上，采用微型器件和各种数字技术进行改造。

测控天线，包括：发射端天线和接收端天线，

发射端天线，包括：对天测控发射天线、对地测控发射天线；

接收端天线，包括：对天测控接收天线、对地测控接收天线；

组合开关，包括：发射端开关和接收端开关；

本系统采用统一载波体制的测控方案，系统信息流程如下：小卫星飞行过程中，地球测控站根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，选择所采用的测控天线，包括：发射端天线和接收端天线；

地球测控站根据卫星的飞行空间和测控要求，分布在地球表面某个卫星可见区域，任务是对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等。接收端开关将地球测控站选择的接收端天线接入深空应答机；深空应答机接能够在接到接收端天线接收的射频信号后，对射频信号进行PM解调后，进行转发或基带处理，进行PM调制，然后发送给功率放大器，功率放大器迪对深空应答机送来的信号进行功率放大后，送至输出滤波器；输出滤波器对功率放大器送来的信号进行发射带外滤波后，通过发射端开关的选通送至发射端天线，即选择送至对天测控发射天线或对地测控发射天线。

小卫星飞行过程中，地球测控站根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，选择所采用的测控天线，具体如下：

根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，若对地面测控天线有利，使对地测控接收天线作为接收端天线，并使对地测控发射天线作为发射端天线；根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，若对天面测控天线有利，使对天测控接收天线作为接收端天线，并使对天测控发射天线作为发射端天线。