[发明专利]一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法

摘要

本发明公开了一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法，采用本发明解决了小卫星平台典型测控方案用于深空测控存在的问题，包括天线组阵存在干涉区、有效全向辐射功率和接收灵敏度不足、系统电磁自兼容性不足、不支持高精度定轨测量的差分单向测距功能等问题。本发明既能满足深空控测任务的测控需求，又最大限度降低设备冗余度，在星上专用逻辑配合下，能够进行测控通道备份切换，保证了测控系统的可靠性。本发明进行深空飞行任务改进设计，不仅限于小卫星平台，对于其它深空航天器也具有借鉴意义。 1

主权项

1.一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于包括：测控天线，深空应答机，功率放大器，输出滤波器，组合开关；

测控天线，包括：发射端天线和接收端天线；发射端天线，包括：对天测控发射天线、对地测控发射天线；接收端天线，包括：对天测控接收天线、对地测控接收天线；组合开关，包括：发射端开关和接收端开关；小卫星飞行过程中，地球测控站根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，选择所采用的测控天线，包括：发射端天线和接收端天线；

接收端开关将地球测控站选择的接收端天线接入深空应答机；深空应答机接能够在接到接收端天线接收的射频信号后，对射频信号进行解调后，进行转发或基带处理，再进行调制，然后发送给功率放大器，功率放大器对深空应答机送来的信号进行功率放大后，送至输出滤波器；输出滤波器对功率放大器送来的信号进行发射带外滤波后，通过发射端开关的选通送至发射端天线，即选择送至对天测控发射天线或对地测控发射天线。

2.根据权利要求1所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：小卫星飞行过程中，地球测控站根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，选择所采用的测控天线，具体如下：

根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，若对地面测控天线有利，使对地测控接收天线作为接收端天线，并使对地测控发射天线作为发射端天线；根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，若对天面测控天线有利，使对天测控接收天线作为接收端天线，并使对天测控发射天线作为发射端天线。

3.根据权利要求2所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：小卫星包括对天面和对地面，对天面上安装有一组测控天线，包括对天测控发射天线和对天测控接收天线，对地面上安装有一组测控天线，包括对地测控发射天线和对地测控接收天线；地球测控站设有天线，指向小卫星。

4.根据权利要求2所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：对地面测控天线有利，是指对地面的一组测控天线的波束中心指向与地球测控站的天线对卫星指向的夹角小于对天面的一组测控天线的波束中心指向与地球测控站天线对卫星指向的夹角，若对天面测控天线有利，是指：对天面的一组测控天线的指向与地球测控站的天线指向的夹角小于对地面的一组测控天线的指向与地球测控站的天线指向的夹角。

5.根据权利要求3所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：功率放大器为两台，包括功率放大器A和功率放大器B；输出滤波器为两台，包括：输出滤波器A和输出滤波器B；深空应答机为两台，包括深空应答机A和深空应答机B；

若对地面测控天线有利，上行信号f_1u通过对地测控接收天线接收，送往深空应答机A、深空应答机A对接收到的信号解调并产生下行信号f_1d送至功率放大器A，经过功率放大器A放大并经过输出滤波器A滤波后由对地测控发射天线发射；

若对天面测控天线测控有利，上行信号f_2u通过对天面接收接收天线接收，送往深空应答机B、深空应答机B对接收到的信号解调并产生下行信号f_2d送至功率放大器B，经过功率放大器B放大并经过输出滤波器B滤波后由对天面测控发射天线发射。

6.根据权利要求1所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：组合开关中的发射端开关和接收端开关均为双刀双掷开关，通过组合开关中发射端开关和接收端开关配合，使测控天线与测控通道中的深空应答机、功率放大器和输出滤波器进行交叉备份，测控通道中包含一个深空应答机、一个功率放大器和一个输出滤波器。

7.根据权利要求6所述的一种适用于深空探测的小卫星测控系统，其特征在于：组合开关中的发射端开关和接收端开关均为双刀双掷开关，接收端开关的一个固定端连接对地测控接收天线，另一个固定端连接对天测控接收天线，一个动端连接深空应答机A的接收机，另一个动端连接深空应答机B的接收机；发射端开关的一个固定端连接对地测控发射天线，另一个固定端连接对天测控发射天线，一个动端连接输出滤波器A，另一个动端连接输出滤波器B。

8.根据权利要求1所述的一种适用于深空探测的小卫星测控方法，其特征在于步骤如下：

(1)小卫星飞行过程中，地球测控站根据小卫星的对地面和对天面的当前方向，选择所采用的测控天线，包括：发射端天线和接收端天线；

(2)接收端开关将地球测控站选择的接收端天线接入深空应答机；

(3)深空应答机接能够在接到接收端天线接收的射频信号后，对射频信号进行PM解调后，进行转发或基带处理，进行PM调制，然后发送给功率放大器；

(4)功率放大器迪对深空应答机送来的信号进行功率放大后，送至输出滤波器；

(5)输出滤波器对功率放大器送来的信号进行发射带外滤波后，通过发射端开关的选通送至发射端天线，即选择送至对天测控发射天线或对地测控发射天线。

9.根据权利要求8所述的一种适用于深空探测的小卫星测控方法，其特征在于：小卫星包括对天面和对地面，对天面上安装有一组测控天线，包括对天测控发射天线和对天测控接收天线，对地面上安装有一组测控天线，包括对地测控发射天线和对地测控接收天线；地球测控站设有天线，指向小卫星。

10.根据权利要求8所述的一种适用于深空探测的小卫星测控方法，其特征在于：对地面测控天线有利，是指对地面的一组测控天线的波束中心指向与地球测控站的天线对卫星指向的夹角小于对天面的一组测控天线的波束中心指向与地球测控站天线对卫星指向的夹角，若对天面测控天线有利，是指：对天面的一组测控天线的指向与地球测控站的天线指向的夹角小于对地面的一组测控天线的指向与地球测控站的天线指向的夹角。