[发明专利]适用于复杂星簇构型的全域星间微波通信链路系统

说明书

本发明提供了一种适用于复杂星簇构型的全域星间微波通信链路系统，包括：小型化多面阵设计：选用Ka相控阵天线组成多面阵，复用波控、电源及变频组件，形成空间全域覆盖；时分多址架构设计：采用时分多址方式通信，收发采用同频分时工作。对星簇内成员星的通信时序进行划分，使得成员星间可以有序高效的交互信息；搜索跟踪接力设计：微波链路断链后依据外推GNSS信息，建链双星采用自主互搜索捕获策略完成链路重建。本发明可实现多星在轨快速、稳定建链，具有系统规模小，自适应能力强等优势；无需地面卫星指控系统介入，自主重新建链，可适应任意星簇立体构型。

技术领域

本发明涉及宇航飞行器领域，具体地，涉及一种适用于复杂星簇构型的全域星间微波通信链路系统。

背景技术

为了满足用于复杂构型的多星星簇编队的星间通信需要，针对降低星上资源开销、多星常态化建链、自适应跟踪及重新建链需求，开展了与之相关的复杂构型下全域星间微波通信。目前国内外可供参考的星间通信链路设计方案较多，但是这些星间通信链路适用于少量卫星平面绕飞构型、多星串联构型或者较为固定指向的星簇构型，上述方案或采用低频段全向信号收发的通信天线，兼容卫星数量较少；或采用多组低频段宽波束天线形成全域覆盖，系统规模大；或采用固定指向天线在特定区域内完成信息交互，地面介入需求大，均不满足在复杂构型下的多星星簇自主星间链路通信。为解决上述问题，需要设计出的星间微波链路支持多星在轨快速、稳定建链，具有系统规模小，自适应能力强等优势，无需地面卫星指控系统介入，自主重新建链，可适应任意星簇立体构型。

专利文献CN201810622150.4公开了一种适用于集群编队的多路由星间通信链路，采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索，存在星上系统规模较大，自适应能力不强，对地面介入需求高等问题，无法用于复杂立体星簇构型常态化建链。

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适用于复杂星簇构型的全域星间微波通信链路系统。

根据本发明提供的一种适用于复杂星簇构型的全域星间微波通信链路系统，包括：

小型化多面阵设计：选用Ka相控阵天线组成多面阵，复用波控、电源及变频组件，与星间通信机交互收发信息，形成空间全域覆盖。

时分多址架构设计：采用时分多址方式通信，收发采用同频分时工作。对星簇内成员星的通信时序进行划分，使得成员星间可以有序高效的交互信息。

搜索跟踪接力设计：微波链路断链后依据外推GNSS信息，建链双星采用自主互搜索捕获策略完成链路重建；采用GNSS导航信息驱动波束预指向，实现波束连续跟踪指向；通过设置阵面重叠视场区域，实现星间链路跨阵无损交接。

采用GNSS导航信息驱动波束预指向指：处内容特指卫星A从卫星B的第一个阵面视场飞入第二个阵面视场，对于AB卫星由于始终拥有对方当前位置，因此可以通过GNSS信息预计卫星A未来会跑进哪个阵面视场，提前开启该阵面。

优选地，所述小型化多面阵设计：

6个Ka相控阵天线组成3个2面阵部署于平台3个位置或组成2个3面阵部署于平台对向位置，每个多面阵单个阵面采用单波束扫描，最终波束覆盖全球域空间。

优选地，所述星间通信机包含通信机主、通信机备和微波网络；

通信机主、通信机备由S频段上下变频模块、电源及基带处理模块组成，完成星间信息的组帧、编码、调制、解帧、译码、解调及上下变频功能；

微波网络主要由功分网络和接收选择开关组成，完成通信机与天线阵面之间的信号分发和选择。

优选地，所述多面阵配置的Ka相控阵天线，共用波控、电源及Ka到S的变频组件，每个阵面128个通道，含天线阵列、TR组件及馈电网络，阵面口径69.6mm×69.6mm，天线方位向、俯仰向波束扫描范围±65°。