[发明专利]全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法

说明书

本发明提供了一种全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法，包括如下步骤：入轨信息上注步骤：主星和副星入轨后，主星和副星的轨道参数由地面测定并进行轨道递推后分别上注到主星和副星上；微波链路建链步骤：主星和副星的相控阵天线根据轨道递推的轨道参数进行微波天线指向解算，建立主星和副星的微波链路；激光链路建立步骤：主星和副星通过微波链路交互相对GNSS导航信息，主星和副星的激光终端进行扫描，完成双向捕获，完成激光链路建立。本发明可实现星间快速建立、稳定工作、全向高速的星间链路，具有系统自适应能力强、系统规模小、自主性强等特点，尤其适用于多星复杂绕飞编队下的高速通信。

技术领域

本发明涉及宇航飞行器，具体地，涉及一种适用于复杂绕飞编队的全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法。

背景技术

随着卫星性能、功能需求的高速发展，对星间链路的速率也提出了更高的要求。微波通信技术虽然技术相对成熟，但受限于卫星平台对微波设备的规模与重量的要求，已很难提高其数据传输速率。激光通信手段具有设备规模小、重量轻、传输速率高、抗干扰能力强等显著优势，激光通信手段在星间高速数据传输中有着不可取代的作用和应用价值。但是，由于激光信号的束散角极小(通常在微弧度至毫弧度量级)，在轨捕获难度大，每次捕获对地面控制系统介入需求多，系统使用复杂。目前国内外可供参考的星间链路方案较多，既有微波链路也有激光链路，但无微波激光复合链路相关设计。微波链路的方案无法兼顾全向视场和高速传输的需求，激光链路的方案适用于较为固定指向的编队构型，同时未考虑星上自主的入轨快速初次捕获、在轨自主重新捕获等设计，地面介入需求大，自主运行能力不强。因此上述方案均无法满足多星复杂绕飞编队系统对星间通信链路提出的“高速全向、快速建链、自主重建”的通信要求。为解决上述问题，需要提出满足要求的星间链路设计方案。

专利文献为CN103117803A的发明专利公开了一种星载微波与激光通信链路的集成系统及应用方法。集成系统由激光器、光放大器、会聚透镜、光束控制器、光学天线、光电探测器、微波/光解调器、光/微波解调器、多功器、电放大器、射频天线组成，方法为：数据信号通过激光器调制到光域；光信号通过光束耦合到光学天线发射；光学天线接收到光信号耦合到光电探测器；当光学天线接收到光信号，经光束控制器处理，耦合到光/微波解调模块，转换为微波信号，微波信号经过电放大器放大后，耦合到射频天线发送；射频天线接收微波信号经电放大输入到多工器实现微波信号合路，经微波/光调制器调制到光域；通过光束控制耦合到光学天线发射。体积小、功耗低，广泛用于军用和民用星载通信行业。但是上述方案存在无法实现微波激光全向通信，激光建链效率较低及断链重建困难，自适应能力弱，对地面介入需求高等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法。

根据本发明提供的一种全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法，包括如下步骤：

入轨信息上注步骤：主星和副星入轨后，主星和副星的轨道参数由地面测定并进行轨道递推后分别上注到主星和副星上；

微波链路建链步骤：主星和副星的相控阵天线根据轨道递推的轨道参数进行微波天线指向解算，建立主星和副星的微波链路；

激光链路建立步骤：主星和副星通过微波链路交互相对GNSS导航信息，主星和副星的激光终端进行扫描，完成双向捕获，完成激光链路建立。

优选地，主星和副星均包括激光电子学单机、微波通信机、相控阵天线以及激光终端，其中：

微波通信机、相控阵天线构成微波链路；

激光电子学单机、激光终端构成激光链路。

优选地，微波通信机完成星间数据的组帧、编码、调制、解帧、译码、解调以及天线波束指向控制；

相控阵天线负责微波信号的收发，若干相控阵天线组合形成完整的球形视场；微波通信机根据卫星GPS信息递推计算天线指向，实现自主全向通信。