[發明專利]全向動態微波激光復合體制星間鏈路建鏈方法

有效

• 申請號: 202010717043.7
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111934743B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王瀚霆;陳占勝;成飛;陳鋒;曹岸杰;桑峰;陳俊奇;范迎春
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 祁春倪;郭國中

本發明提供了一種全向動態微波激光復合體制星間鏈路建鏈方法，包括如下步驟：入軌信息上注步驟：主星和副星入軌后，主星和副星的軌道參數由地面測定并進行軌道遞推后分別上注到主星和副星上；微波鏈路建鏈步驟：主星和副星的相控陣天線根據軌道遞推的軌道參數進行微波天線指向解算，建立主星和副星的微波鏈路；激光鏈路建立步驟：主星和副星通過微波鏈路交互相對GNSS導航信息，主星和副星的激光終端進行掃描，完成雙向捕獲，完成激光鏈路建立。本發明可實現星間快速建立、穩定工作、全向高速的星間鏈路，具有系統自適應能力強、系統規模小、自主性強等特點，尤其適用于多星復雜繞飛編隊下的高速通信。

技術領域

本發明涉及宇航飛行器，具體地，涉及一種適用于復雜繞飛編隊的全向動態微波激光復合體制星間鏈路建鏈方法。

背景技術

隨著衛星性能、功能需求的高速發展，對星間鏈路的速率也提出了更高的要求。微波通信技術雖然技術相對成熟，但受限于衛星平臺對微波設備的規模與重量的要求，已很難提高其數據傳輸速率。激光通信手段具有設備規模小、重量輕、傳輸速率高、抗干擾能力強等顯著優勢，激光通信手段在星間高速數據傳輸中有著不可取代的作用和應用價值。但是，由于激光信號的束散角極小(通常在微弧度至毫弧度量級)，在軌捕獲難度大，每次捕獲對地面控制系統介入需求多，系統使用復雜。目前國內外可供參考的星間鏈路方案較多，既有微波鏈路也有激光鏈路，但無微波激光復合鏈路相關設計。微波鏈路的方案無法兼顧全向視場和高速傳輸的需求，激光鏈路的方案適用于較為固定指向的編隊構型，同時未考慮星上自主的入軌快速初次捕獲、在軌自主重新捕獲等設計，地面介入需求大，自主運行能力不強。因此上述方案均無法滿足多星復雜繞飛編隊系統對星間通信鏈路提出的“高速全向、快速建鏈、自主重建”的通信要求。為解決上述問題，需要提出滿足要求的星間鏈路設計方案。

專利文獻為CN103117803A的發明專利公開了一種星載微波與激光通信鏈路的集成系統及應用方法。集成系統由激光器、光放大器、會聚透鏡、光束控制器、光學天線、光電探測器、微波/光解調器、光/微波解調器、多功器、電放大器、射頻天線組成，方法為：數據信號通過激光器調制到光域；光信號通過光束耦合到光學天線發射；光學天線接收到光信號耦合到光電探測器；當光學天線接收到光信號，經光束控制器處理，耦合到光/微波解調模塊，轉換為微波信號，微波信號經過電放大器放大后，耦合到射頻天線發送；射頻天線接收微波信號經電放大輸入到多工器實現微波信號合路，經微波/光調制器調制到光域；通過光束控制耦合到光學天線發射。體積小、功耗低，廣泛用于軍用和民用星載通信行業。但是上述方案存在無法實現微波激光全向通信，激光建鏈效率較低及斷鏈重建困難，自適應能力弱，對地面介入需求高等問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種全向動態微波激光復合體制星間鏈路建鏈方法。

根據本發明提供的一種全向動態微波激光復合體制星間鏈路建鏈方法，包括如下步驟：

入軌信息上注步驟：主星和副星入軌后，主星和副星的軌道參數由地面測定并進行軌道遞推后分別上注到主星和副星上；

微波鏈路建鏈步驟：主星和副星的相控陣天線根據軌道遞推的軌道參數進行微波天線指向解算，建立主星和副星的微波鏈路；

激光鏈路建立步驟：主星和副星通過微波鏈路交互相對GNSS導航信息，主星和副星的激光終端進行掃描，完成雙向捕獲，完成激光鏈路建立。

優選地，主星和副星均包括激光電子學單機、微波通信機、相控陣天線以及激光終端，其中：

微波通信機、相控陣天線構成微波鏈路；

激光電子學單機、激光終端構成激光鏈路。

優選地，微波通信機完成星間數據的組幀、編碼、調制、解幀、譯碼、解調以及天線波束指向控制；

相控陣天線負責微波信號的收發，若干相控陣天線組合形成完整的球形視場；微波通信機根據衛星GPS信息遞推計算天線指向，實現自主全向通信。