[發明專利]一種適用于火星探測的WiFi中繼通信系統

有效

• 申請號: 201310274695.8
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103402274A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 侯建文;曹志宇;俞杭華
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: H04W84/12
• 分類號: H04W84/12;H04B7/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種針對三器組合火星探測器設計的器間WiFi中繼通信技術，這種技術可以應用到火星探測后續研制的探測器中，也可以應用于具有類似要求的其他深空探測飛行器。

背景技術

火星探測任務形式豐富，包括環繞探測、著陸探測、巡視探測等多種類型，探測距離遠，建立器地通信鏈路資源代價大，通常由環繞器負責建立器地通信鏈路，同時與其它形式探測器建立中繼通信鏈路。WiFi技術是一種短程無線通信技術，傳輸速率高，且在弱信號和干擾情況下，帶寬可調整，能保證穩定可靠傳輸。我國未來火星探測任務將發射由環繞器、推進器和著陸器三器組合的探測器，為此，開展基于WiFi的器間中繼通信技術研究。

發明內容

本發明提出一種適用于我國未來三器組合火星探測的器間WiFi中繼通信系統，該系統為一種采用集成化、一體化基帶及射頻單元，微型輕型通信天線的系統，工作在S頻段，約2.4GHz。該通信系統包括環繞器WiFi通信單元、著陸器WiFi通信單元和推進艙WiFi通信單元等三部分。

根據本發明的一個方面，提供一種適用于火星探測的WiFi中繼通信系統，包括環繞器WiFi通信單元、著陸器WiFi通信單元、推進器WiFi通信單元，環繞器WiFi通信單元與著陸器WiFi通信單元之間雙向通信，環繞器WiFi通信單元與推進器WiFi通信單元之間雙向通信，其中：

環繞器WiFi通信單元包括環繞器通信多工器、環繞器功率放大器、對推進器收發微帶天線和對著陸器收發微帶天線、具有WiFi功能的無線網卡，其中，具有WiFi功能的無線網卡輸出射頻信息到環繞器通信多工器，環繞器通信多工器通過對推進器收發微帶天線向推進器WiFi通信單元發送信息，環繞器通信多工器通過環繞器功率放大器和對著陸器收發微帶天線向著陸器WiFi通信單元發送信息，對推進器收發微帶天線接收來自推進器WiFi通信單元的信息，經環繞器通信多工器傳輸到具有WiFi功能的無線網卡，對著陸器收發微帶天線接收來自著陸器WiFi通信單元的信息，經環繞器通信多工器傳輸到具有WiFi功能的無線網卡；

著陸器WiFi通信單元包括著陸器Linksys無線路由器、著陸器通信多工器、著陸器功率放大器、背罩收發微帶天線和著陸艙收發微帶天線，其中，著陸器Linksys無線路由器用于輸出射頻信息到著陸器通信多工器和著陸器功率放大器，著陸器通信多工器和著陸器功率放大器在進入過程通過背罩收發微帶天線向環繞器WiFi通信單元發送信息，著陸器通信多工器和著陸器功率放大器在表面工作階段向環繞器WiFi通信單元發送信息；背罩收發微帶天線和著陸艙收發微帶天線均用于接收環繞器WiFi通信單元發送的信息，經著陸器通信多工器傳輸到著陸器Linksys無線路由器；

推進器WiFi通信單元包括推進器Linksys無線路由器、推進器通信多工器、+Y面收發微帶天線和-Y面收發微帶天線，其中，推進器Linksys無線路由器用于輸出射頻信息到推進器通信多工器，推進器通信多工器同時通過+Y面收發微帶天線和-Y面收發微帶天線向環繞器WiFi通信單元發送信息，+Y面收發微帶天線和-Y面收發微帶天線接收環繞器WiFi通信單元發送的信息，經推進器通信多工器傳輸到推進器Linksys無線路由器。

優選地，環繞器WiFi通信單元與推進器WiFi通信單元之間的WiFi中繼通信鏈路，采用最低碼速率1Mbps。

優選地，環繞器WiFi通信單元與著陸器WiFi通信單元之間的WiFi中繼通信鏈路，采用最低碼速率2kbps。

優選地，+Y面收發微帶天線和-Y面收發微帶天線的波束寬度均為±85°。

優選地，背罩收發微帶天線與著陸器背罩熱防護層一體化設計。

優選地，著陸艙收發微帶天線與著陸器對天面頂板一體化設計。

優選地，著陸器功率放大器為5W功率放大器。

優選地，環繞器功率放大器為5W功率放大器。

更為具體地，環繞器WiFi通信單元配置具有WiFi功能的通信終端，與環繞器綜合電子計算機相連，通過無線網卡實現與推進器和著陸器的中繼通信。與推進器最大中繼通信距離為1km，最低通信碼速率1Mbps。與著陸器中繼采用5W大功率功放，提高傳輸距離，最大通信距離2000km，最低通信碼速率2kbps。通信天線配置兩幅微帶貼片天線，對著陸器收發共用天線，天線波束寬度±60°內增益優于-2dBi，對推進艙收發共用天線，天線波束寬度±85°內增益優于-5dBi。