[發明專利]一種空間光通信方法及空間光通信系統

有效

• 申請號: 201611010356.9
• 申請日: 2017-01-21
• 公開（公告）號: CN106656330B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 席超;劉江春;楊博;袁迎慧;王利杰;韓一紅;尤啟迪;文霄杰;王占偉;李妍;劉鴻鵬;蘇姣;張偉華;張翀
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: H04B10/118
• 分類號: H04B10/118;H04B7/185
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 金楊

本發明提供了一種空間光通信方法和空間光通信系統，該方法包括步驟：低軌衛星星載通信機利用星載導航接收機周期性地更新衛星星歷信息，并將其上報給過頂的數據中繼衛星；中繼衛星將整合后的所有低軌衛星星歷信息進行組幀，并周期性廣播；低軌衛星接收廣播信息，并根據廣播信息計算出其他衛星各個時刻的空間位置坐標；星上天線跟蹤瞄準系統(ATP系統)根據所述空間位置坐標進行數據分析進而快速調整波束進行跟蹤指向并調整發射功率。本發明提供了一種快速、高效和可靠的星間組網機制。

技術領域

本發明屬于空間信息網絡建設領域，具體涉及一種空間光通信方法及空間光通信系統。

背景技術

低軌衛星組網的發展現狀：

低軌衛星具有軌道高度低、衛星與地面節點之間的傳輸時延低、用戶終端實現簡單且功耗低、頻率能夠高效復用等優點。

當前，全球正在掀起了衛星互聯網低軌星座發展的新高潮，美國一網公司(oneweb)簽訂了為建造大型低軌通信衛星星座研制與發射900顆衛星的合同，這標志著低軌大規模寬帶互聯網衛星星座計劃邁出了實質性的一步。近兩年，美國硅谷的互聯網企業敏銳地捕獲到衛星通信產業巨大商機，多家非傳統航天企業宣布打造低軌通信衛星星座。雖然新興衛星互聯網星座還處于初期探索階段，但是將衛星通信服務融入“互聯網+天基信息系統”，蘊含了巨大的商機，是衛星通信產業未來發展方向之一。中國航天科工集團公司提出了“福星”系統計劃，該計劃用156顆衛星在距地球1000公里高度的軌道上構建一個星座，發射的網絡信號可覆蓋全球。福星系列一期將采用天星地網模式，二期采用天地融合組網。清華大學與信威通信公司形成聯合研究中心將建設低軌道衛星移動通信星座和發展空天信息技術作為戰略目標。衛星星座第一步技術驗證完成，第二步的工程星設計實施階段將通過增加星際鏈路及在總體方案設計階段擴充平臺能力。衛星第三步是全系統建設，逐步擴大實時通信范圍，直到實現全球無縫覆蓋。

低軌衛星組網的發展趨勢：

低軌衛星光通信是目前各個國家大力發展的新型衛星通信方式，具有帶寬高、功耗小、保密性強等諸多優點，在民用和國防應用中都有著廣闊的應用前景。

激光通信與微波通信相比，具有以下獨特的優點：

1)與微波相比，光波頻率高3～5個數量級，頻率資源豐富得多，可以獲得高得多的數據傳輸速率，能滿足大容量傳輸的要求，并為實現空間多功能任務提供了時間保障。

2)激光波束比微波波束的發散角小3～5個數量級，這將大大增加接收端的電磁波能量密度，有利于終端減輕重量、減少體積，降低功耗。

3)保密和抗干擾性能極好，這對軍事應用十分有利。

低軌衛星組網通信面臨的問題：

在衛星光通信過程中，星間鏈路要實現空間組網通信的前提是收發光源天線精確對準，但低軌光通信衛星網絡因具有移動速度快、網絡拓撲持續高度動態變化和光束束散角小等特點，使得衛星光通信過程的捕獲、瞄準、跟蹤(ATP)問題變得十分突出。

發明內容

技術問題是為低軌衛星系統星間組網提供一種快速、高效和可靠的星間組網機制。

有鑒于此，本發明實施例提供一種空間光通信方法和空間光通信系統用以解決上述的技術問題。

問題的解決方案：

本發明提供了一種快速高效的空間光通信方法，包括步驟：

低軌衛星星載通信機利用星載導航機周期性地更新其衛星星歷信息，并將其上報給過頂的數據中繼衛星；

中繼衛星將整合后的所有低軌衛星星歷信息進行組幀，并周期性廣播；

低軌衛星接收廣播信息，并根據廣播信息計算出其他衛星各個時刻的空間位置坐標；