一種衛(wèi)星遙測提速及與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)，將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能一體化設計，分別采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能；在測控模式下，采用USB測控體制下傳遙測數(shù)據(jù)；在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)打包后混合下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)將測控數(shù)傳數(shù)據(jù)有效的融合，能夠靈活配比測控數(shù)據(jù)和數(shù)傳數(shù)據(jù)的比重，大大提高了測控數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉O限速率；有效的減少星上設備冗余，合理優(yōu)化星上資源的分配，在空間和功耗的利用率上取得明顯的突破，同時緩解頻率資源緊張的現(xiàn)狀。
【專利說明】
一種衛(wèi)星遙測提速及與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星的技術領域，特別是涉及一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]1957年前蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星的成功發(fā)射，標志著航天科技的誕生。隨著航天科技迅速發(fā)展，人造衛(wèi)星、空間站、航天飛機等航天器相繼投入使用。但是，巨額的費用，昂貴的成本一直制約著航天科技的發(fā)展。冷戰(zhàn)結(jié)束后，航天科技逐步從軍事應用轉(zhuǎn)向經(jīng)濟建設，商業(yè)運作促使航天科技必須降低成本，提高效益。在此背景下，在科學技術迅速發(fā)展的基礎上，微小衛(wèi)星得到了迅速發(fā)展。
[0003]重量在1000千克以下的人造衛(wèi)星統(tǒng)稱為“微小衛(wèi)星”，進一步可細分為:“小衛(wèi)星”(sma Ilsat)，重100?1000千克；“微衛(wèi)星” (micro sat)，重10?100千克；“納衛(wèi)星”(nanosat)，重I?10千克；“皮衛(wèi)星” (picosat)，重0.1?I千克；“飛衛(wèi)星” (femtosat)，重0.1千克以下。
[0004]隨著微小衛(wèi)星的技術不斷成熟，如何在有限的空間范圍內(nèi)容納更多的有效載荷是微小衛(wèi)星工程化的熱點研究領域。傳統(tǒng)的小衛(wèi)星采用測控系統(tǒng)和數(shù)傳系統(tǒng)結(jié)合的方式進行遙測和數(shù)據(jù)傳輸。然而，該方法具有較大的系統(tǒng)冗余，在結(jié)構(gòu)、功耗上具有較大的優(yōu)化空間。
[0005]因此，在衛(wèi)星體積和功耗都受限的條件下，如何合理利用星上資源，優(yōu)化衛(wèi)星與地面站的數(shù)據(jù)傳輸接口，是一個值得研究的課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)，能夠大大節(jié)約星上資源，減少冗余，從而有效地提高空間、功耗的利用率，節(jié)省頻率資源，降低衛(wèi)星的研制成本，同時兼容地面測、運控系統(tǒng)，降低衛(wèi)星運維、在軌的使用費用。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，包括:1)將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能;2)在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù);3)在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別打包組幀后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0008]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其中:所述數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)按照AOS協(xié)議進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其中:所述測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。
[0010]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其中:所述數(shù)傳模式下的下行速率包括16384(^口8、32768(^口8、81920(^口8，最高支持51^)8的下速率。
[0011 ]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其中:所述測控模式和所述數(shù)傳模式采用同一載波進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0012]同時，本發(fā)明還提供一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，包括基帶模塊、測控模塊和數(shù)傳模塊；
[0013]所述基帶模塊用于將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能；
[0014]所述測控模塊用于在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù)；
[0015]所述數(shù)傳模塊用于在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別打包組幀后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0016]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其中:所述數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)按照AOS協(xié)議進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0017]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其中:所述測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。
[0018]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其中:所述數(shù)傳模式下的下行速率包括16384(^口8、32768(^口8、81920(^口8，最高支持51^)8的下行速率。
[0019]根據(jù)上述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其中:所述測控模式和所述數(shù)傳模式采用同一載波進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0020]如上所述，本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果:
[0021 ] (I)采用QPSK體制，將測控數(shù)傳數(shù)據(jù)有效的融合，能夠靈活配比測控數(shù)據(jù)和數(shù)傳數(shù)據(jù)的比重，大大提高了測控數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉O限速率；
[0022](2)將測控分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)有機結(jié)合，合二為一，有效的減少星上設備冗余，合理優(yōu)化星上資源的分配，在空間和功耗的利用率上取得明顯的突破；
[0023](3)將測控和數(shù)傳的通信頻點合二為一，大大緩解了頻率資源緊張的現(xiàn)狀。
【附圖說明】
[0024]圖1顯示為本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法的流程圖；
[0025]圖2顯示為本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法的一個實施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3顯示為本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]元件標號說明
[0028]I 基帶模塊
[0029]2 測控模塊
[0030]3 數(shù)傳模塊
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需要說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0032]需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0033]參照圖1，本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法包括:
[0034]I)將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并分別采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能。
[0035]具體地，本發(fā)明采用測控數(shù)傳一體機來同時實現(xiàn)微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能。其中，測控數(shù)傳一體機包括測控分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)，分別用于實現(xiàn)微小衛(wèi)星的測控和數(shù)控功能，從而將測控功能和數(shù)傳功能融合在一起。
[0036]2)在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù)。
[0037]具體地，遙測數(shù)據(jù)的下傳速率為8192bps。
[0038]3)在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別組幀打包后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0039]具體地，測控數(shù)傳一體機包括測控模式和數(shù)傳模式。在數(shù)傳模式下，由測控分系統(tǒng)給予星務計算機指令，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)根據(jù)國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS)建議的AOS協(xié)議分別進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)由測控數(shù)傳一體機采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，支持的最高速率為5Mbps，再由地面通過不同的虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0040]優(yōu)選地，測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。[0041 ]優(yōu)選地，數(shù)傳模式下，下行采用USB測控體制。
[0042]優(yōu)選地，數(shù)傳模式下，采用QPSK調(diào)制方式時，包括三檔下行速率，分別為163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率，且能夠?qū)崿F(xiàn)速率自適應。在實際調(diào)制過程中，可根據(jù)不同的數(shù)據(jù)傳輸要求靈活切換所需要的數(shù)據(jù)速率。
[0043]優(yōu)選地，測控模式和數(shù)傳模式采用同一載波進行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)約了衛(wèi)星的頻率資源。
[0044]如圖2所示即為實現(xiàn)本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法的一個實施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。通過該硬件結(jié)構(gòu)，結(jié)合本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法即可將測控功能和數(shù)傳功能有機結(jié)合，將星上有效載荷合二為一，從而有效的減少了星上設備冗余，合理優(yōu)化了星上資源的分配，在空間和功耗的利用率上取得明顯的突破。
[0045]參照圖3，本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)包括基帶模塊1、測控模塊2和數(shù)傳模塊3。
[0046]基帶模塊I用于將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并分別采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能。
[0047]具體地，本發(fā)明采用測控數(shù)傳一體機來同時實現(xiàn)微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能。其中，測控數(shù)傳一體機包括測控分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)，分別用于實現(xiàn)微小衛(wèi)星的測控和數(shù)控功能，從而將測控功能和數(shù)傳功能融合在一起。
[0048]測控模塊2用于在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù)。
[0049]具體地，遙測數(shù)據(jù)的下傳速率為8192bps。
[0050]數(shù)傳模塊3用于在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別組幀打包后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0051 ]具體地，測控數(shù)傳一體機包括測控模式和數(shù)傳模式。在數(shù)傳模式下，由測控分系統(tǒng)給予星務計算機指令，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)根據(jù)國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS)建議的AOS協(xié)議分別進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)由測控數(shù)傳一體機采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，支持的最高速率為5Mbps，再由地面通過不同的虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。
[0052]優(yōu)選地，測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。
[0053]優(yōu)選地，數(shù)傳模式下，下行采用USB測控體制。
[0054]優(yōu)選地，數(shù)傳模式下，采用QPSK調(diào)制方式時，包括三檔下行速率，分別為163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率，且能夠?qū)崿F(xiàn)速率自適應。在實際調(diào)制過程中，可根據(jù)不同的數(shù)據(jù)傳輸要求靈活切換所需要的數(shù)據(jù)速率。
[0055]優(yōu)選地，測控模式和數(shù)傳模式采用統(tǒng)一單載波進行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)約了衛(wèi)星的頻率資源。
[0056]綜上所述，本發(fā)明的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法及系統(tǒng)采用QPSK體制，將測控數(shù)傳數(shù)據(jù)有效的融合，能夠靈活配比測控數(shù)據(jù)和數(shù)傳數(shù)據(jù)的比重，大大提高了測控數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉O限速率;將測控分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)有機結(jié)合，合二為一，有效的減少星上設備冗余，合理優(yōu)化星上資源的分配，在空間和功耗的利用率上取得明顯的突破;將測控和數(shù)傳的通信頻點合二為一，大大緩解了頻率資源緊張的現(xiàn)狀。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0057]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其特征在于:包括: 1)將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能； 2)在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù)； 3)在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別打包組幀后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其特征在于:所述數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)按照AOS協(xié)議進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其特征在于:所述測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其特征在于:所述數(shù)傳模式下的下行速率包括163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的方法，其特征在于:所述測控模式和所述數(shù)傳模式采用同一載波進行數(shù)據(jù)傳輸。6.—種微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其特征在于:包括基帶模塊、測控模塊和數(shù)傳模塊； 所述基帶模塊用于將微小衛(wèi)星的測控功能和數(shù)傳功能集成為一體，并采用測控模式和數(shù)傳模式來實現(xiàn)測控功能和數(shù)傳功能； 所述測控模塊用于在測控模式下，采用USB測控體制，下傳遙測數(shù)據(jù)； 所述數(shù)傳模塊用于在數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)分別打包組幀后同時下傳，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)傳模式下，將采集到的有效載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)按照AOS協(xié)議進行組幀打包，打包數(shù)據(jù)采用QPSK調(diào)制方式下傳至地面，再由地面通過虛擬信道標識分類解析載荷數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其特征在于:所述測控模式下，USB測控體制的上行速率為2000bps，下行速率為8192bps。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)傳模式下的下行速率包括163840bps、327680bps、819200bps，最高支持5Mbps的下行速率。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微小衛(wèi)星遙測提速與載荷數(shù)據(jù)融合的系統(tǒng)，其特征在于:所述測控模式和所述數(shù)傳模式采用同一載波進行數(shù)據(jù)傳輸。
【文檔編號】H04B7/185GK105894773SQ201610246792
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】聶磊, 陳夏, 曹金, 黃佳, 李宗德, 董亮
【申請人】上海微小衛(wèi)星工程中心