[發明專利]一種適用于集群航天器的間接測控方法

在審

• 申請號: 201811172332.2
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109379126A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 楊磊;樊程廣;趙勇;白玉鑄;宋新;陳小前;陳利虎;繩濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提供了一種適用于集群航天器的間接測控方法，集群航天器內的所有衛星之間通過空間無線網絡實現信息互聯；在任一時刻，在集群航天器內的所有衛星中選擇其中一個衛星作為接入衛星，接入衛星與地面測控站之間保持一條工作狀態的天地鏈路，接入衛星之外的其他衛星與地面測控站之間的天地鏈路處于休眠狀態；集群航天器內的所有衛星之間的星間鏈路處于工作狀態。本發明其通過空間無線網絡實現集群航天器之間的信息互聯，通過單一的星地鏈路和空間無線網絡相配合實現集群航天器的遙測和遙控，即間接遙測、間接遙控。本發明為集群航天器多星同時測控提供了一個很好的解決方案。

技術領域

本發明涉及一種航天器測控技術領域，尤其是涉及一種適用于集群航天器的間接測控方法。

背景技術

以集群方式開展空間任務是空間系統發展的趨勢。集群航天器是指由分布在臨近軌道上的若干顆衛星組成、圍繞同一任務、協同開展工作的新概念航天器。相對于傳統的單顆衛星，集群航天器在測量基線、靈活性、生存能力等方面具有明顯優勢，近年來已經成為國內外航天領域研究的熱點。

集群航天器的出現為航天測控帶來了新的挑戰。測控是航天器在軌運行階段的重要工作，其作用是對航天器的飛行軌道、姿態及其上的設備進行跟蹤測量與控制，保證航天器按照設計要求運行，完成規定的航天任務。航天器測控工作主要包括距離測量、速度測量、角度測量、遙測和遙控。

測距、測速和測角主要通過載波測量和脈沖雷達完成，主要用于航天器的軌道確定。航天器遙測是在航天器上對其內部和外部有關對象的參數進行測量，將測量結果通過無線電鏈路傳送至地面接收點，經有關處理后按要求送至用戶的一種遠距離測量手段。它對于了解掌握航天器工作狀態、工作環境和各分系統工作情況，以便更好的組織航天器管理活動，確保其正常運行，起著重要作用。航天器遙控是指將指令處理后通過無線電鏈路上傳至航天器，由航天器接收、處理然后執行的一種遠距離控制手段。

現在的航天測控系統基本是針對單星設計的，即對同一個地面站，同一時刻只有一顆衛星過頂。這種傳統的測控方式在應對單星測控時是沒有問題的，但應用于集群航天器則不行，這是由集群航天器的特點引起的。集群航天器間的距離較近，通常分布在幾十公里的范圍內。通常地面測控站天線的波束角為2度，在2000km的距離，其覆蓋范圍將達70km，這意味者天線波束將可能同時覆蓋多顆衛星。目前國家測控網均采用USB測控體制，在這種情況下，由于同頻干擾，地面站將不能對衛星集群進行正常測控(如圖1所示)。

傳統的測控方法不能解決多星同時測控問題。一種解決方法是分時測控，令不同衛星的USB應答機在不同時間段開啟發射機，由于每一軌的測控時間有限(10分鐘左右)，在集群內衛星數量較多時，完成USB應答機開機指令盲發、無線信號捕獲、遙測數據接收、遙控指令發送、衛星跟蹤切換等工作并不現實。另一種方法是為每顆衛星分配不同頻段，地面通過多套測控系統分別對集群內不同的衛星實施跟蹤測控，由于一個集群內的衛星數量可能從幾顆至數十顆不等，在測控資源日益緊張的情況下，這種方式代價高昂。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種適用于集群航天器的間接測控方法。

本發明采用的技術方案是：

一種適用于集群航天器的間接測控方法，集群航天器內的所有衛星之間通過空間無線網絡實現信息互聯；

在任一時刻，在集群航天器內的所有衛星中選擇其中一個具有星地通信能力的衛星作為接入衛星，接入衛星與地面測控站之間保持一條工作狀態的天地鏈路，接入衛星之外的其他衛星與地面測控站之間的天地鏈路處于休眠狀態；集群航天器內的所有衛星之間的星間鏈路處于工作狀態；

集群航天器內的所有衛星均具有衛星網段的唯一網絡地址，接入衛星在空間無線網絡內廣播自己的地址，接入衛星之外的其他衛星接收并記錄接入衛星的地址；地面測控站具有屬于地面設備網段的唯一網絡地址；