[发明专利]一种多星共位分布式星群天线阵列协同传输方法

说明书

本发明公开了一种多星共位分布式星群天线阵列协同传输方法，其步骤包括：首先，在分布式星群的每个节点卫星上装载相同频段的小口径天线子阵单元，并覆盖相同地面区域；针对下行链路，各节点卫星首先通过延迟补偿量估计对信号进行延迟补偿，然后将信号发往地面用户终端；针对上行链路，每个天线子阵单元分别接收来自地面用户终端的信号，进行延迟补偿，随后进行互相关操作以完成星间同步，最后，将信号输出至信号处理单元，进行后续解调等处理。本发明提出的多星共位分布式星群阵列协同传输方法，能够在同一轨位形成一个空间“虚拟大天线”，从而有效增大天线等效口径，提高天线增益，同时具备捷变性强、鲁棒性高、研制难度低等特点。

技术领域

本发明属于卫星通信领域，尤其涉及一种多星共位分布式星群天线阵列协同传输方法。

背景技术

分布式星群是通过在同一空间轨道位置上，布设多颗异构任务卫星，实现分布式载荷联合协作的功能，具有轨位利用率高、合成波束覆盖范围大、支持柔性重构、在轨自愈、分布式联合计算等特点，能够克服我国空间信息网络建设过程中面临的空间同步轨道轨位资源匮乏、单星研制周期长、技术复杂度高、能力受限等问题。分布式星群通过分布式载荷联合协作的方式，利用多个小卫星联合实现同步轨道大卫星平台的功能，考虑到星群的灵活性、鲁棒性要求，分布式星群内的节点卫星均为小卫星平台，单颗卫星的承载能力和运算能力等有限，如果采用单星独立多波束方式，无法实现频率复用和协同控制，且天线增益较低。因此，需要提出一种能够适应分布式星群特征的总体天线设计方案。

根据天线理论，为增加天线增益，则需要增大天线口径，而增大天线口径主要有三种技术途径：大型反射面天线、集中式阵列天线和分布式阵列天线。对于星载应用，由于卫星平台受到运载能力、平台能力及空间环境的限制，若采用大口径反射面和集中式阵列天线方案等增大绝对天线口径的方式，星载天线的增益提高将存在上界。

当前，针对分布式星群阵列天线的相关研究国内外尚未有公开报道，相关研究主要集中于深空网组阵技术方面。NASA提出了符号流合成(Symbol Stream Combining，SSC)方案、基带合成(Baseband Combining，BC)方案、全频谱合成(Full Spectrum Combining，FSC)方案、复符号合成(CSC)方案和载波组阵(Carrier Arraying，CA)方案5种深空网组阵技术，但均没有考虑分布式星群的在轨共位特性。

发明内容

针对分布式星群星地通信的天线增益需求和星载大口径天线能力限制之间的矛盾，本发明公开了一种多星共位分布式星群天线阵列协同传输方法，通过综合考虑多星共位分布式星群节点卫星的空间分布特性，采用等效口径的概念，将多个口径较小的子阵天线单元安装于各节点卫星平台上，通过星群内不同卫星上的星载相控阵单元的协同工作，在同一轨位形成一个空间“虚拟大天线”，实现实口径的增大，从而提高天线增益。

本发明公开了一种多星共位分布式星群天线阵列协同传输方法，其具体步骤包括：

S1，在分布式星群的每个节点卫星上装载相同频段的天线子阵单元；

分布式星群采用多星共位技术，分布式星群包括在同步轨道上占位小于1°范围内布设的若干颗节点卫星，各节点卫星上均装载相同频段的天线子阵单元，多个节点卫星上装载的天线子阵单元形成分布式天线，利用星间同步技术，实现卫星通信的上下行链路波束的同相合成，从而增大分布式天线的等效口径；

所述的在同步轨道周围1°范围内布设若干颗节点卫星，布设的节点卫星的数量为3至5颗；

所述的各节点卫星上均装载相同频段的天线子阵单元，天线子阵单元为阵列天线或反射面天线；

S2，将每颗节点卫星的天线子阵单元的波束覆盖相同地面区域；