[發明專利]一種基于束散角調整的低軌衛星跟瞄優化策略及系統

在審

• 申請號: 201910044496.5
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109889261A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 李鑫;陳媛;李密;趙強
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/118
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明公開了一種基于束散角調整的低軌衛星跟瞄優化策略及系統，該系統包括地面激光發射模塊、大氣估測模塊、數據處理模塊和星上模塊；地面激光發射模塊包括掃描的信標激光器和測試路的脈沖激光器，掃描的信標激光器連接到伺服系統，測試路脈沖激光器連接摻鉺光纖放大器；大氣估測模塊包括大氣探測器和計算機；星上終端包括星上探測器和計算機。當星上探測器能探測到信標光后，星上終端向地面發射端發射激光，構成完整信號光回路，確定此時衛星所在位置。本發明能夠簡單快捷地確定低軌衛星的位置，實現衛星的高效跟蹤捕獲。

技術領域

本發明屬于激光通信領域，特別涉及了一種基于束散角調整的低軌衛星跟瞄優化策略及系統。

背景技術

衛星激光通信因具有數據率高、保密性好、功耗低、體積小、重量輕等優點，受到了世界很多國家的重視。衛星激光通信根據衛星軌道可分為靜止軌道(GEO)、中軌道(MEO)和低軌道(LEO)衛星通信系統。低軌衛星通信系統的基本組成包括：衛星星座、關口地球站、系統控制中心、網絡控制中心和用戶單元等。在若干個軌道平面上布置多顆衛星，由通信鏈路將多個軌道平面上的衛星聯結起來。整個星座如同結構上連成一體的大型平臺，在地球表面形成蜂窩狀服務小區，服務區內用戶至少被一顆衛星覆蓋，用戶可以隨時接入系統。

軌道通信衛星在距地球表面不同高度、但低于地球同步衛星軌道的空間中運行。由于衛星繞地球運轉快于地球自轉，地面站又只能在短距離范圍內才能和衛星通信，因此在衛星繞地球一周內通信的時間很短，衛星的覆蓋地區在地球表面上很快移動，當衛星離開地面站的接收范圍時就無法進行通信，而克服低軌道衛星通信這一缺點的方法是增加在軌衛星數量。利用低軌衛星實現通信的優點在于：一方面衛星的軌道高度低，使得傳輸延時短。路徑損耗小，多個衛星組成的星座可以實現真正的全球覆蓋，頻率復用更有效；另一方面蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術也為低軌道衛星移動通信提供了技術保障。因此，低軌衛星通信系統被認為是最新最有前途的衛星移動通信系統。

衛星激光通信的核心技術是PAT技術，即瞄準、捕獲和跟蹤技術，而在ATP技術中，捕獲又是建立和恢復通信鏈路的關鍵。傳統的捕獲技術使用一束信標光對目標衛星可能所在的位置進行逐點掃描，當目標衛星上的光天線接收到了掃描信號后對主動衛星進行定位，并發射應答光束至主動方，從而建立連接。掃描開始時被動方衛星使用大視場角覆蓋主動方衛星所在的不確定區，主動方衛星則通過一束較窄的信標激光束對被動方衛星所在的不確定區進行掃描以獲得對方位置信息。目前常見的掃描方式包括矩形掃描、螺旋掃描和矩形螺旋掃描。這給測試裝置提出了很高的要求目前，我們國家正在進行有關激光星間鏈路的激光通信系統的研制工作，對研制完成以后的通信端機的跟瞄性能進行測試，無疑具有重要的實用價值。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供基于束散角調整的低軌衛星跟瞄優化策略及系統，通過根據不同的大氣條件改變信標光束散角的方式提高低軌衛星的跟瞄效率。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種基于束散角調整的低軌衛星跟瞄優化策略，包括地面激光發射模塊、大氣估測模塊、數據處理模塊和星上模塊；地面激光發射模塊包括掃描的信標激光器和測試路的脈沖激光器，掃描的信標激光器連接到伺服系統，測試路脈沖激光器連接摻鉺光纖放大器；大氣估測模塊包括大氣探測器和計算機；星上終端包括星上探測器和計算機；地面激光發射端的信標光以一定的束散角按一定角速度掃描低軌衛星，由伺服系統控制信標光的掃描角度和方向；當星上探測器探測到信標光，即向地面發射端反饋信號；測試路的脈沖激光器發射脈沖光，通過背向散射法計算大氣損耗后，由計算機處理，調整信標光束散角。本發明能夠簡單快捷地確定低軌衛星的位置，在星載探測器探測靈敏度不變的條件下，提高衛星捕獲效率；

進一步地，所述大氣探測器與星上探測器均為雪崩二極管。

進一步地，所述發射端需設置EDFA對信號進行放大，以保證背向散射光能被APD探測到。