[发明专利]用于卫星的高速数据传输系统

说明书

本发明涉及一种用于卫星的高速数据传输系统，其为双通道数据传输系统，每一个通道包括两套数据传输子系统，每套数据传输子系统包括一台数传终端和一台与数传终端通信的相控阵天线，且两个通道对应的相控阵天线的极化方向相反；在每套数据传输子系统中，数传终端用于根据数据源发送的待下传数据输出射频信号至相控阵天线，数传终端还通过CAN总线与中心计算机进行信息交互；相控阵天线用于完成波束方向的控制，将射频信号无线传输至地面站。本发明极大地提高了星地之间数据传输的速率，利用相控阵天线的阵元通道可单独控制开关技术，极大地提高了卫星能源使用效率，能适应遥感卫星星地数据传输任务的不同需求。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种用于卫星的高速数据传输系统。

背景技术

卫星数据传输系统是卫星端的通信系统之一，主要功能是将卫星上的大量数据快速、准确地下传至地面接收站，是地面接收卫星遥感信息图像有效数据的唯一通信接口，也是对后续多领域的各项遥感应用提供重要保障的通信接口。

遥感卫星通常工作在高度为500-600km的太阳同步轨道上，以吉林一号星座中的目前全球幅宽最大的亚米级光学遥感卫星为例，其成像数据量约为19.2Gbps，最大连续成像600s，若每天只成像1次，则在不考虑压缩的前提下，数据总量为11520Gb，若采用单站进行数据下传，平均过顶时间400s，数传速率2*900Mbps，则一天的成像数据量则需要至少16圈数传才可以全部下传完成。若遥感卫星每天进行多次成像，则需要规划更多次数传才可满足需求。

大范围可传输性是星载数据传输系统另一个重要指标。在卫星过中国境内的有限时长内，具备大范围传输条件的数据传输系统能够在同等条件下传输较多的数据量，提高卫星数据下传效率。目前为解决这一问题，通常有三种解决途径：1、定向天线和二维机械转台的组合；2、二维相控阵天线；3、一维相控阵天线和一维机械转台的组合。二维相控阵天线相比于机械转台，其优点在于体积小、重量轻、指向精确度高、便于卫星控制姿态等。经仿真计算可知，根据遥感卫星和目前数据接收地面站的分布情况，当电扫范围满足±70°时，可使卫星在过境时无障碍传输。

由以上内容分析可知，目前卫星数据下传速率和天线电扫覆盖范围已经成为获取遥感信息服务与应用的短板，是一项急需解决的重大课题。

目前我国已成功在轨的卫星中，遥感系列卫星对数据下传能力要求较高。最开始的数据传输速率仅为10+Mbps，随着科研能力的发展，技术的突破，国内卫星数据传输速率大幅提升。2019年1月21日由长光卫星公司发射的“吉林一号”光谱01星和光谱02星，最高码速率可以达到2*900Mbps，而2019年11月3日由中国航天科技集团有限公司所属空间技术研究院总体部发射的高分七号卫星，最高码速率可以达到2*1200Mbps。因此进一步提升卫星的数据下传速率是十分必要且紧迫的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种用于卫星的高速数据传输系统，该系统可实现大角度范围传输数据。

本发明解决问题的技术手段是：

一种用于卫星的高速数据传输系统，所述用于卫星的高速数据传输系统为双通道数据传输系统，每一个通道包括两套数据传输子系统，每套所述数据传输子系统包括一台数传终端和一台与所述数传终端通信的相控阵天线，且两个通道对应的相控阵天线的极化方向相反；

在每套所述数据传输子系统中，所述数传终端用于接收数据源发送的待下传数据，并根据所述待下传数据输出射频信号至所述相控阵天线，以及将天线波束指向角度信息发送给所述相控阵天线和接收所述相控阵天线发送的遥测数据，所述数传终端还通过CAN总线与中心计算机进行信息交互，用于根据所述中心计算机下发的指令完成调制方式的切换、数据传输速率的切换、数传任务模式的切换、所述数传终端自身的遥测信息的采集以及所述相控阵天线的遥测数据和所述数传终端的遥测信息的上传；