[发明专利]用于近地轨道卫星与端点之间中继数据的高通量卫星

说明书

一种高通量卫星(HTS)和运营HTS用于一个或多个近地轨道(LEO)卫星与目标地面站之间中继数据的方法，其中HTS为点波束覆盖区域提供点波束。运营HTS的方法包括：确定在轨LEO卫星的估计轨迹；分配具有相同极化的颜色复用的多个点波束维持在轨LEO卫星与高通量卫星之间的星间链路；以及将多个所分配点波束的分配信息发送到高通量卫星以维持经由高通量卫星第一点波束和具有相同极化的颜色复用的一个或多个分配的后续点波束的星间链路。

技术领域

本申请涉及卫星通信领域，并且更具体地涉及用于将数据从近地轨道卫星中继到地面终端的高通量卫星和运营高通量卫星的方法。

背景技术

地球或空间观测卫星的业务包括收集地球图像、陆地勘探数据、天气观测数据、海上监视数据或森林监测数据。地球或空间观测卫星通常采用近地轨道(LEO)卫星，在地球表面以上300至1,000公里的高度环绕地球运行。2017年，约有1071颗LEO卫星进入轨道，并且预计将发射的LEO卫星数量将增加。

LEO卫星需要与地面站建立通信链路，用于遥测、跟踪、指挥(TTC)以及将地球或空间观测数据发送到一个或多个地面站。当用于地球或空间观测时，LEO卫星可(1)在LEO卫星绕地球运行时，捕获并存储地球观测(EO)数据于星载存储器中；(2)当LEO卫星在称为存储和转发的过程中处于目标地面站视野范围时，发送存储的EO数据。LEO卫星处于目标地面站视野范围的持续时间取决于LEO卫星的轨道高度、倾角以及目标地面站的纬度。由于LEO卫星的运行轨道高度较低，因此LEO卫星位于目标地面站视野范围的持续时间通常为每个轨道周期5至15分钟左右。当LEO卫星位于地面站视野范围时，LEO卫星可将数据和遥测发送到目标地面站并从目标地面站接收命令。在一些场景中，由于EO数据或TTC数据量可能很大，因此将EO数据发送到目标地面站所需的持续时间可能超过LEO卫星位于与目标地面站视野范围的持续时间。任何尚未由LEO卫星发送到目标地面站的EO数据或TTC数据可继续存储在星载存储器中，并在LEO卫星随后的地球轨道周期中，当LEO卫星重新位于地面站的视野范围时，发送到目标地面站。很明显，EO数据的发送时间-被延长了。当EO数据有实时性要求(例如，天气观测数据)时，延迟EO数据从LEO卫星到目标地面站的发送可能使得天气观测数据变得陈旧或过时。此外，如果LEO卫星的TTC数据发送和接收延迟，则目标地面站处的某网络运营中心可能无法近乎实时地或及时地排除故障或以其它方式控制LEO卫星。

在一些场景中，为了方便大量EO和TTC数据发送到网络运营中心或目标地面站，可部署沿着地球表面对应于给定LEO卫星轨迹的若干连续间隔的地面终端。然而，建造和运营大量地面终端的代价可能是相当昂贵的。

发明内容

一方面，本申请描述了一种运营高通量卫星以在一个或多个近地轨道(LEO)卫星和目标地面站之间中继数据的方法。高通量卫星为点波束覆盖区域提供多个点波束。该方法包括：确定通过点波束覆盖区域在轨LEO卫星的估计轨迹；基于估计的轨迹，分配具有相同极化的颜色复用的多个点波束，当在轨LEO卫星穿过点波束覆盖区域时用于维持在轨LEO卫星与高通量卫星之间的星间链路；以及将多个所分配点波束的分配信息发送到高通量卫星，以维持经由高通量卫星第一点波束和具有相同极化的颜色复用的一个或多个分配的后续点波束的星间链路。

另一方面，本申请描述了一种网络运营中心，用于控制在一个或多个近地轨道(LEO)卫星与目标地面站之间中继数据的高通量卫星的运营。高通量卫星为点波束覆盖区域提供多个点波束。网络运营中心包括：高通量卫星的高速遥测和指挥链路；处理器；以及存储可执行指令的存储器，可执行指令在由处理器执行时，引起处理器：确定通过点波束覆盖区域的在轨LEO卫星的估计轨迹；基于估计的轨迹，分配具有相同极化的颜色复用的多个点波束，当在轨LEO卫星穿过点波束覆盖区域时，维持在轨LEO卫星与高通量卫星之间的星间链路；以及将多个所分配点波束的分配信息发送到高通量卫星，以维持经由高通量卫星第一点波束和具有相同极化的颜色复用的一个或多个后续分配点波束的星间链路。