[發明專利]一種基于無人機編隊中繼的衛星通信對星方法和系統

有效

• 申請號: 202111136313.6
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113568436B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 李江華;齊東元;史焱
• 申請（專利權）人: 凱睿星通信息科技（南京）股份有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京中擎科智知識產權代理事務所(普通合伙) 32549
• 代理人: 黃智明

本發明涉及衛星通信領域，公開了一種基于無人機編隊中繼的衛星通信對星方法和系統，其技術方案要點是衛星地面站在受到障礙物遮蔽無法對星后，與無人機編隊達成協作連接；在衛星地面站和無人機編隊達成協作連接后，控制無人機編隊排成“1”字形移動尋找并接近與衛星地面站直視的位置；當無人機編隊在移動中遇到障礙物后，通過繞障控制方法控制無人機編隊進行隊形變換，使得無人機編隊中具備直視衛星的對星無人機和直視衛星地面站的對地無人機；控制對星無人機調整上行衛星天線獲得衛星信標信號，并通過無人機編隊傳給對地無人機，再由對地無人機發送給衛星地面站實現對星。

技術領域

本發明涉及衛星通信領域，更具體地說，它涉及一種基于無人機編隊中繼的衛星通信對星方法和系統。

背景技術

由于衛星通信的使用場景復雜，用戶使用衛星地面站時，遇到障礙物遮蔽無法對星時，可以通過無人機編隊來中繼，實現對星操作。所以，在應急通信背景下，使用無人機編隊中繼的衛星通信時，可以克服地面站選址難，信號容易被遮蔽的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于無人機編隊中繼的衛星通信對星方法和系統，在存在障礙物遮蔽的情況下，能夠高質量的完成衛星地面站和衛星之間的對星操作。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種基于無人機編隊中繼的衛星通信對星方法，包括如下步驟：

衛星地面站在受到障礙物遮蔽無法對星后，向非屏蔽方向發出搜索信號，請求與當前空域的無人機編隊達成協作連接；

當前空域的所述無人機編隊收到所述搜索信號，且與所述衛星地面站達成協作連接；

在所述衛星地面站和所述無人機編隊達成協作連接后，控制所述無人機編隊排成“1”字形移動尋找并接近與衛星地面站直視的位置；

當所述無人機編隊在移動中遇到障礙物后，通過繞障控制方法控制無人機編隊進行隊形變換，使得無人機編隊中具備直視衛星的對星無人機和直視衛星地面站的對地無人機；

控制對星無人機調整上行衛星天線獲得衛星信標信號，并通過所述無人機編隊傳給對地無人機，再由對地無人機發送給衛星地面站實現對星。

作為本發明的一種優選技術方案，所述無人機編隊包括有若干個隊員無人機，所述隊員無人機的通信模塊包括搜索器、感知器以及控制器，所述搜索器包含下行衛星天線和上行衛星天線，所述下行衛星天線用于搜索所述衛星地面站，所述上行衛星天線用來搜索衛星信標信號，所述感知器用來所述隊員無人機在無人機編隊內部進行雙向通信，所述控制器用來控制所述隊員無人機的飛行軌跡和所述隊員無人機在無人機編隊內的位置。

作為本發明的一種優選技術方案，在無人機編隊進行移動時，每個隊員無人機都實時計算與其他隊員無人機的距離，并存入距離信息矩陣，相鄰的隊員無人機之間的距離至少為預設安全距離。

作為本發明的一種優選技術方案，所述無人機編隊排成“1”字形時，離地面距離最長的無人機作為編隊頭機，離地面距離最短的無人機作為編隊尾機，位于編隊頭機和編隊尾機之間的無人機為中繼無人機，所述編隊頭機的控制器為整個無人機編隊的控制中心。

作為本發明的一種優選技術方案，所述中繼無人機的數量至少為1。

作為本發明的一種優選技術方案，所述繞障控制方法為：無人機編隊采用“1”字形編隊在目標區域移動，編隊頭機收集隊員無人機的搜索器的下行衛星天線的接收信號強度，按照編隊頭機到編隊尾機的順序，形成地面站搜索信號接收強度隊列，其中為編隊頭機接收信號強度，為編隊尾機接收信號強度，其余為對應位置的中繼無人機的接收信號強度；