[发明专利]一种深空数据传输窗口确定方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种深空数据传输窗口确定方法及装置，所述方法包括：在常规指向区间集合中获取测控设备标识和常规指向区间、在下行指向区间集合中获取测控设备标识和下行指向区间，以及在上行指向区间集合中获取测控设备标识和上行指向区间；根据基准时延参数、所述常规指向区间集合中的测控设备标识和常规指向区间，确定基准窗口。所述装置执行上述方法。本发明实施例提供的深空数据传输窗口确定方法及装置，能够方便快速地确定深空数据传输窗口，并便于工程实现。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种深空数据传输窗口确定方法及装置。

背景技术

深空探测是人类航天技术发展的高级阶段，也是人类进一步了解宇宙、探索生命的起源和演化、获取更多科学认识、开发和利用空间资源的重要手段，对科技进步和人类文明的发展具有极为重要的意义。在人类进行的深空探测活动中，深空天体目标大多数与地球相距遥远，以火星为例，由于相隔遥远，深空探测器(与探测器含义相同)飞行时间长，并且电磁信号传输时延很长。此外，深空探测任务所处环境动态多变，导致深空探测器的操作和控制与近地轨道卫星存在很大的区别，例如深空探测器飞行姿态影响、天体空间遮挡、上传指令延迟大、地面测控精度差、数据传输码率低、安全自主保证难等多方面问题。

因此，地面测控设备(与测控设备含义相同)在观测深空探测器时，不仅需要随时调整天线指向，确保以最大能量发送/接收信号，还需要同时考虑地面测控设备的地球遮挡和深空探测器的目标天体遮挡，其复杂度远远高于近地观测。

对缩略语和关键术语说明如下：

通信时延：指电磁信号在发射(探测器或测控设备)和接收(探测器或测控设备)之间传播的时间间隔。

测控弧段：是指探测器在轨飞行时，地面测控设备能观测到探测器的时间范围。在测控区间范围内，探测器上安装的天线终端指向地面测控设备，地面测控设备可接收探测器下传的数据；完成双捕后，地面可以向探测器发送上行指令、上注飞行参数等数据，对探测器进行测控。

上行：是指探测器进入测控设备的测控弧段内，通过测控设备向探测器发送遥控指令和注入数据信息，用以对探测器实施控制。

下行：是指探测器进入测控设备的测控弧段内，通过测控设备接收探测器发送的遥测等下行信息，用以确定探测器的工作状态。

引导数据：是指向测控设备提供的探测器位置、速度、距离等信息，用于引导测控设备的天线指向预定的空间，以便对探测器实现捕获、跟踪。

天线指向使用原则

鉴于深空探测任务存在大时延影响，地面测控设备跟踪天线的指向方式主要包括：常规指向、地面接收指向、地面发送指向三种不同方式，如图1所示，说明如下：

常规指向：天线在当前时刻指向当前时刻t探测器所在位置。

地面接收指向：在当前时刻t，地面接收到的信号是探测器在t-τ₁时刻发出的，其中，τ₁是器地间的通信时延1，因此，天线应指向t-τ₁时刻探测器所在位置，可保证地面站接收下行信号功率最大。

地面发送指向：在当前时刻t，地面发送的信号将在t+τ₂时刻到达探测器，其中，τ₂是器地间的通信时延2，因此，天线应指向t+τ₂时刻探测器所在位置，可保证器上接收上行信号功率最大。

(一)测控设备仰角及时刻

1)跟踪最低仰角

表示测控设备实施跟踪任务所需的最低仰角，记为E_T。

进站跟踪最低仰角时刻：单个测控区间进站方向首个满足跟踪最低仰角的时刻记为T_AI。