[發明專利]基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統和方法

有效

• 申請號: 201210438836.0
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102932050A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張琦;忻向軍;王擁軍;張麗佳;孟楠;李巍;王厚天;田樂
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，尤其涉及微型衛星技術領域中，針對分離模塊化衛星實時數據傳輸的系統和方法。

背景技術

微型衛星是以微機電一體化技術和由數個微機電系統組成的專用集成微型儀器為基礎的一種全新概念的衛星，其實質是一種分布式的衛星結構體系。幾個小型衛星作為基本單元以分布式星座的形式部署在太空中不同的軌道上，它們之間通過遙測、遙控的方法互相連接，形成有緊密聯系的統一體系來完成原來一顆常規衛星所具有的功能。

作為當今航天技術的熱點，各國都對微型衛星展開了積極研究，而分離模塊化衛星系統以其低成本、高投入產出比、高靈活性等優勢成為微型衛星研究領域中的代表。分離模塊化衛星系統采用了模塊化和組合的概念，即傳統單體衛星上的重要部件各自形成一個個單獨的小衛星，這些衛星在一定區域內自由飛行，采用無線網絡互聯，從而共同組成一個星簇，這種星簇具備高度的靈活性和可擴展性，因而具有廣闊的應用前景。

現有的分離模塊化衛星系統，對于實時數據傳輸的支持需要依賴數據中繼衛星系統，而長期以來，數據中繼衛星系統均以美國的跟蹤與數據中繼衛星系統(TDRSS)為藍本，即采用2-3顆位于地球同步軌道的中繼衛星，覆蓋位于一定軌道高度范圍內的地球中低軌道航天器。這一設計由于所需衛星數量最少，星間中繼路由協議最簡，因而以其較低的投入獲得了廣泛的認可，但受衛星通信系統的特點所限，位于地球同步軌道的衛星因其過高的軌道而具有較大的時延，同時更高的軌道也要求更大的發射成本，因此這種設計并不能很好地支持現今高速發展的多種通信業務，尤其是對時延要求較高的業務，如何在控制成本的前提下，提高分離模塊化衛星系統實時數據傳輸的能力，成為亟待解決的一個問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統，該系統能夠在不顯著增加成本的前提下，大幅降低系統端到端時延，實現分離模塊化衛星系統的實時數據傳輸。

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統，包括：分離模塊化衛星星簇、中軌數據中繼系統、地面站，其中：

分離模塊化衛星星簇，用于產生經過星上處理的數據，并將該數據發送給中軌數據中繼系統；

中軌數據中繼系統，用于為發來的數據選擇合適的路徑，以透明轉發的方式傳送至地面站，該數據中繼系統位于地球中軌軌道(MEO)，軌道高度為10354km，比現行跟蹤與數據中繼衛星系統(TDRSS)所使用的地球同步軌道(軌道高度35786km)低2/3以上，從而大大降低了傳輸時延和衛星發射成本，此外，位于地球中軌軌道的衛星擁有較大的覆蓋范圍，因此只需增加少量衛星即可完成覆蓋；

地面站，用于對收到的數據進行進一步分析處理，得出最終結果。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，只用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統結構示意圖。

圖2是本發明系統中分離模塊化衛星星簇數據傳輸機制示意圖。

圖3是本發明系統中中軌數據中繼系統的星座結構示意圖。

圖4是本發明基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

本發明針對現有分離模塊化衛星系統中，實時數據傳輸采用位于地球同步軌道的跟蹤與數據中繼衛星系統所帶來的端到端時延過大的問題，提出了一種基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統的實現方法。

本發明的一種基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星方法，包括：

分離模塊化衛星星簇產生經過星上處理的數據，并將該數據發送給中軌數據中繼系統；

中軌數據中繼系統為發來的數據選擇合適的路徑，以透明轉發的方式傳送至地面站；

地面站對收到的數據進行進一步分析處理，得出最終結果。

如圖1所示，顯示了基于中軌數據中繼的分離模塊化衛星系統示意圖。該系統包括：

分離模塊化衛星星簇，用于產生經過星上處理的數據，并將該數據發送給中軌數據中繼系統；

中軌數據中繼系統，用于為發來的數據選擇合適的路徑，以透明轉發的方式傳送至地面站；

地面站，用于對收到的數據進行進一步分析處理，得出最終結果。

如圖2所示，顯示了分離模塊化衛星星簇數據傳輸示意圖。分離模塊化衛星星簇包括：