高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)及方法
【專利摘要】發(fā)明提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括衛(wèi)星體，衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線；地面站；電子切換開(kāi)關(guān)，包括第一開(kāi)關(guān)輸入端、第二開(kāi)關(guān)輸入端、第一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸出端；電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸出端與所述兩幅天線中的任一副天線相連接，電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸出端與另一副天線相連接；星務(wù)計(jì)算機(jī)；切換控制模塊，包括輸入端、第一控制輸出端及第二控制輸出端；切換控制模塊的輸入端與星務(wù)計(jì)算機(jī)相連接，切換控制模塊的第一控制輸出端與電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸入端相連接。本發(fā)明適應(yīng)姿態(tài)變化頻繁的衛(wèi)星，通過(guò)星上自主控制，減少地面測(cè)控站的操作，達(dá)到了天線增益高、數(shù)據(jù)傳輸快、功耗低和通信不中斷的目的。
【專利說(shuō)明】
局増益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星對(duì)地通信領(lǐng)域，特別是涉及一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)及 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星對(duì)地通信分系統(tǒng)配合地面測(cè)控/數(shù)傳系統(tǒng)完成遙測(cè)數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)的星地下 行傳輸?shù)裙δ?。衛(wèi)星能源受限，星載發(fā)射機(jī)發(fā)射功率較小，為能夠在不同類型軌道及衛(wèi)星姿 態(tài)大角度翻滾情況下均能實(shí)現(xiàn)不間斷的高速對(duì)地通信，通信天線必須在所有方向均有較高 的增益。傳統(tǒng)衛(wèi)星一般有兩種設(shè)計(jì)方法：
[0003] -是采用兩副天線（對(duì)天面和對(duì)地面各一副）合路的形式，構(gòu)造近全向波束。這種 方式的天線增益較低，大部分方向增益均在OdB左右。而衛(wèi)星發(fā)射功率受限，難以實(shí)現(xiàn)高速 數(shù)據(jù)傳輸。另外，該方式還存在天線干涉效應(yīng)，即在靠近與天線軸向成90°的位置會(huì)出現(xiàn)天 線增益急劇下降的現(xiàn)象，這些方向的天線增益會(huì)比其他大部分方向低近20dB，如圖1所示為 傳統(tǒng)采用雙天線合路時(shí)的天線增益曲線圖。如果這部分方向?qū)?zhǔn)地面站，通信則會(huì)中斷。
[0004] 二是采用機(jī)械切換開(kāi)關(guān)，由地面測(cè)控站上注遙控指令，控制星上切換到指向地面 數(shù)據(jù)接收站的天線。該方法下行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要地面測(cè)控站的持續(xù)支持，僅憑具有下行數(shù) 據(jù)接收功能的地面站是無(wú)法完成數(shù)據(jù)接收的?？紤]到安全等因素，國(guó)內(nèi)只有某基地管理的 測(cè)控站具備發(fā)送上行遙控指令的功能，其余單位建設(shè)的地面站均只有下行數(shù)據(jù)接收功能。 另外，即使有地面測(cè)控站的支持，而對(duì)于某些姿態(tài)頻繁變換的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)需要頻繁進(jìn)行開(kāi)關(guān) 切換操作，會(huì)給地面操作帶來(lái)極大不便，而且切換實(shí)時(shí)性難以保證。所以，該方法僅適合于 衛(wèi)星姿態(tài)變換緩慢的情形，例如Tan衛(wèi)星數(shù)傳天線在整軌入境期間均不需要切換天線，只需 在每次入境前切換至相應(yīng)天線即可。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供專門(mén)運(yùn)用于姿態(tài)頻繁變化 的衛(wèi)星的一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法及裝置。用于解決現(xiàn)有技術(shù)中天線增益低、干 涉效應(yīng)大、數(shù)據(jù)傳輸慢、衛(wèi)星頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通信鏈路易中斷的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，包括:衛(wèi)星體， 所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天 線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線;地面站，適于接收所述兩幅天線發(fā)送 的通信信號(hào)；電子切換開(kāi)關(guān)，包括第一開(kāi)關(guān)輸入端、第二開(kāi)關(guān)輸入端、第一開(kāi)關(guān)輸出端及第 二開(kāi)關(guān)輸出端;所述電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸出端與所述兩幅天線中的任一副天線相連 接，所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸出端與另一副所述天線相連接;星務(wù)計(jì)算機(jī)，適于獲取 所述衛(wèi)星體位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息；切換控制模塊，包括輸入 端、第一控制輸出端及第二控制輸出端;所述切換控制模塊的輸入端與所述星務(wù)計(jì)算機(jī)相 連接，所述切換控制模塊的第一控制輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸入端相連 接，所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息控制所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入 端與相應(yīng)的開(kāi)關(guān)輸出端相連通。
[0007] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述切換控制模塊依據(jù)所述星務(wù)計(jì)算機(jī)提供的所述衛(wèi) 星體位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息，以遠(yuǎn)高于所述衛(wèi)星體的姿態(tài)變 化頻率的頻率計(jì)算所述天線波束的法向與所述地面站的夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平 均值其中，k為大于1的整數(shù);依據(jù)所述平均值I控制所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入 端與第一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸出端中天線波束的法向與所述地面站的夾角小于90°的 所述天線連接的輸出端相連通。
[0008] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述電子切換開(kāi)關(guān)每次切換的時(shí)間小于70ns。
[0009] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，還包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)包括輸出端及控制端，所述 發(fā)射機(jī)的輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入端相連接，適于向處于工作狀態(tài)的所 述天線發(fā)送通信信號(hào)；所述發(fā)射機(jī)的控制端與所述切換控制模塊的第二控制輸出端相連 接，接收來(lái)自所述切換控制模塊的控制信號(hào)，觸發(fā)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述預(yù)留時(shí) 間保護(hù)間隔期間內(nèi)發(fā)送填充幀。
[0010] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述電子切換開(kāi)關(guān)、所述星務(wù)計(jì)算機(jī)及所述切換控制 模塊位于所述衛(wèi)星體的表面或內(nèi)部。
[0011] 本發(fā)明還提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:包括以下步驟:1) 提供一衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體中心對(duì)稱分布， 且所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線;2)采用通信切換控制方 法將天線波束的法向與地面站的夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切 換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。
[0012] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述步驟2)中，采用通信切換控制方法將天線波束的 法向與地面站夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并 在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀，包括以下步驟:21)選定所述兩副天線中任一副 天線處于工作狀態(tài);22)選擇所述兩副天線中任一副天線作為待測(cè)天線，根據(jù)所述衛(wèi)星體 的位置、衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及地面站的位置信息，以高于所述衛(wèi)星體姿態(tài)變化頻率的頻率 計(jì)算所述待測(cè)天線發(fā)射的波束的法向與所述地面站的夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平均 值G ,其中，k為大于1的整數(shù);若G <90。，判斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè) 天線處于工作狀態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài);若所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài):a. 觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至工作狀態(tài)，并將另 一幅天線切換至非工作狀態(tài);其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間；若G >90。,判 斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài):a.觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切 換時(shí)間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至非工作狀態(tài)，并將另一副天線切換至 工作狀態(tài)，其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間；若所述待測(cè)天線處于非工作狀 態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài);23)重復(fù)所述步驟22)。
[0013] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述步驟2)中，采用通信切換控制方法將天線波束的 法向與地面站的夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔 并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀，包括以下步驟:21)選定所述兩副天線中任一 副天線處于工作狀態(tài)；22)根據(jù)所述衛(wèi)星體的位置、衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及地面站的位置信 息，以高于所述衛(wèi)星體姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算處于工作狀態(tài)的天線波束的法向與所述地 面站的夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平均值孑，其中，k為大于1的整數(shù);若S <90。，則保持 所述處于工作狀態(tài)的天線繼續(xù)處于工作狀態(tài);若5 >90。，則:a.觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間 保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，則將所述處于工作狀態(tài)的天線切換至非工作狀態(tài)，并將另一副天線 切換至工作狀態(tài);其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間；23)重復(fù)所述步驟22)。
[0014] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述切換控制模塊控制所述電子切換開(kāi)關(guān)切換的同時(shí) 觸發(fā)所述發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔t，所述發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正在發(fā)送的傳輸幀后在 所述預(yù)留時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。
[0015] 于本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述時(shí)間保護(hù)間隔t不小于10幀填充幀傳輸時(shí)長(zhǎng)。
[0016]如上所述，本發(fā)明的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果：
[0017] 1、采用單天線工作模式，避免了雙天線的干涉效應(yīng)，天線增益高從而能夠在較低 的發(fā)射功率條件下，保證較高的數(shù)據(jù)傳輸速率；
[0018] 2、衛(wèi)星姿態(tài)變換頻率高的情況下維持通信，保證通信鏈路不中斷；
[0019] 3、通信系統(tǒng)適應(yīng)不同軌道類型，在不同軌道類型條件下均能保證通信暢通；
[0020] 4、通過(guò)星上自主控制，減少了地面測(cè)控站的操作。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1顯示為傳統(tǒng)采用雙天線合路時(shí)的天線增益曲線圖。
[0022]圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)的框架示意 圖。
[0023]圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)中的天線波束 的法向與地面站夾角的示意圖。
[0024]圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)以XX衛(wèi)星對(duì)地通 信系統(tǒng)作為示例中的天線波束的法向與地面站夾角的示意圖。
[0025]圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)的天線增益曲 線圖。
[0026]圖6顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法的流程圖。 [0027] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028] 1 衛(wèi)星體
[0029] 2 天線
[0030] 21 天線 A
[0031] 22 天線 B
[0032] 3 地面站
[0033] 4 發(fā)射機(jī)
[0034] 5 電子切換開(kāi)關(guān)
[0035] 51 第二開(kāi)關(guān)輸入端
[0036] 52 第一開(kāi)關(guān)輸出端
[0037] 53 第二開(kāi)關(guān)輸出端
[0038] 6 星務(wù)計(jì)算機(jī)
[0039] 7 切換控制模塊
[0040] S1 步驟
[0041 ] S2 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí) 施例中的特征可以相互組合。
[0043]需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu) 想，雖圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸 繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)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(fù)雜。
[0044] 實(shí)施例一
[0045]請(qǐng)參閱圖2,本發(fā)明提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，所述高增益衛(wèi)星對(duì)地 通信覆蓋系統(tǒng)包括:衛(wèi)星體1，所述衛(wèi)星體1上設(shè)有兩幅天線2,所述兩幅天線2關(guān)于所述衛(wèi)星 體1的中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天線2發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線2的連線共線； 地面站3，所述地面站3適于接收所述兩幅天線2發(fā)送的通信信號(hào)；電子切換開(kāi)關(guān)5，所述電子 切換開(kāi)關(guān)5包括第一開(kāi)關(guān)輸入端、第二開(kāi)關(guān)輸入端51、第一開(kāi)關(guān)輸出端52及第二開(kāi)關(guān)輸出端 53;所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第一開(kāi)關(guān)輸出端52與所述兩幅天線2中的任一副天線2相連接，所 述電子切換開(kāi)關(guān)5的第二開(kāi)關(guān)輸出端53與另一副所述天線2相連接;星務(wù)計(jì)算機(jī)6，所述星務(wù) 計(jì)算機(jī)6適于獲取所述衛(wèi)星體1的位置、所述衛(wèi)星體1的姿態(tài)信息及所述地面站3的位置信 息；切換控制模塊7，所述切換控制模塊7包括輸入端、第一控制輸出端及第二控制輸出端； 所述切換控制模塊7的輸入端與所述星務(wù)計(jì)算機(jī)6相連接，所述切換控制模塊7的第一控制 輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第一開(kāi)關(guān)輸入端相連接，所述衛(wèi)星體1的姿態(tài)信息及所述地 面站3位置信息控制所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第二開(kāi)關(guān)輸入端51與相應(yīng)的開(kāi)關(guān)輸出端相連通。
[0046] 作為示例，所述切換控制模塊7依據(jù)所述星務(wù)計(jì)算機(jī)6提供的所述衛(wèi)星體1的位置、 所述衛(wèi)星體1的姿態(tài)信息及所述地面站3的位置信息，以高于所述衛(wèi)星體1的姿態(tài)變化頻率 的頻率計(jì)算所述天線2與所述地面站3的夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平均值其中，k為 大于1的整數(shù);依據(jù)所述平均值&控制所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第二開(kāi)關(guān)輸入端51與第一開(kāi)關(guān) 輸出端52及第二開(kāi)關(guān)輸出端53中天線波束的法向與所述地面站3的夾角小于90°的所述天 線2連接的輸出端相連通。即若與所述第一開(kāi)關(guān)輸出端52相連接的所述天線2波束的法向與 所述地面站3的夾角小于90°，則所述切換控制模塊7控制所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第二開(kāi)關(guān)輸 入端51與所述第一開(kāi)關(guān)輸出端52相連接，若與所述第二開(kāi)關(guān)輸出端53相連接的所述天線2 波束的法向與所述地面站3的夾角小于90°，則所述切換控制模塊7控制所述電子切換開(kāi)關(guān)5 的第二開(kāi)關(guān)輸入端51與所述第二開(kāi)關(guān)輸出端53相連接。
[0047] 這里需要指出的是:波束的法向是有方向的，所以兩個(gè)天線2的波束法向雖然共線 但是相差180°;地面站3的尺寸相對(duì)星地距離可以忽略不計(jì)，所以可以把地面站3看成一個(gè) 點(diǎn)。
[0048] 作為示例，所述電子切換開(kāi)關(guān)每次切換的時(shí)間小于70ns。
[0049] 作為示例，所述高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)還包括發(fā)射機(jī)4,所述發(fā)射機(jī)4包括 輸出端及控制端，所述發(fā)射機(jī)4的輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)5的第二開(kāi)關(guān)輸入端51相連 接，適于向處于工作狀態(tài)的所述天線2發(fā)送通信信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)4的控制端與所述切換控 制模塊7的第二控制輸出端相連接，接收來(lái)自所述切換控制模塊7的控制信號(hào)，觸發(fā)預(yù)留切 換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述預(yù)留時(shí)間保護(hù)間隔期間內(nèi)發(fā)送填充幀。由于所述電子切換開(kāi)關(guān)5 的切換時(shí)延為ns級(jí)別，每次切換時(shí)，發(fā)射機(jī)4還應(yīng)當(dāng)預(yù)留時(shí)間保護(hù)間隔I，在此期間發(fā)送填充 幀，保證開(kāi)關(guān)切換期間不丟失有效數(shù)據(jù)。這里所述的時(shí)間保護(hù)間隔t應(yīng)不小于10幀填充幀傳 輸時(shí)長(zhǎng)。
[0050] 本發(fā)明中，由于所述兩幅天線2工作在單天線模式，即同一時(shí)刻只有一副所述天線 2工作，形成半球形波束，可獲得較高的天線增益，如圖5所示，為本發(fā)明高增益衛(wèi)星對(duì)地通 信覆蓋系統(tǒng)中采用單天線時(shí)的天線增益曲線圖。結(jié)合星上自主控制兩個(gè)所述天線2之間切 換，可獲得高增益的全球波束。
[0051] 作為示例，所述電子切換開(kāi)關(guān)5、所述星務(wù)計(jì)算機(jī)6及所述切換控制模塊7位于所述 衛(wèi)星體1的表面或內(nèi)部。將所述電子切換開(kāi)關(guān)5、所述星務(wù)計(jì)算機(jī)6及所述切換控制模塊7位 于所述衛(wèi)星體1的表面或內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)星上自主控制，從而減少了地面測(cè)控站的操作。 [0052]請(qǐng)參閱圖4,所示為本發(fā)明高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)以XX衛(wèi)星對(duì)地通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì)為實(shí)施例的示意圖，并據(jù)此分析有益效果。需要說(shuō)明的是，這里的"XX"為某一衛(wèi)星的型 號(hào)，且該衛(wèi)星的姿態(tài)變化頻率高。
[0053] XX衛(wèi)星星體為球形，兩副微帶通信天線A21和天線B22關(guān)于衛(wèi)星體1的球心對(duì)稱安 裝(兩天線連線過(guò)球心)且與球面共形。所述衛(wèi)星體1工作在對(duì)日自旋模式，所述天線A21和 所述天線B22安裝在與自旋軸成45°夾角的位置。兩副通信天線2工作在單天線模式，即同一 時(shí)刻只有一副所述天線2工作，形成半球形波束，可獲得較高的天線增益。
[0054] XX衛(wèi)星姿態(tài)頻繁變化，所述星務(wù)計(jì)算機(jī)6獲取所述衛(wèi)星體1的位置及姿態(tài)信息及所 述地面站3的位置信息，所述切換控制模塊7按10Hz的頻率計(jì)算所述天線A21或所述天線B22 發(fā)射波束的法向與所述地面站3的夾角，并所述控制電子切換開(kāi)關(guān)5切換至天線波束的法向 與所述地面站3夾角較小的所述天線。如圖4所示，所述天線A21波束的法向及所述天線B22 波束的法向與所述地面站3的夾角分別為a和0，計(jì)算所述天線A21與所述地面站3的夾角a， 當(dāng)a〈90°時(shí)，切換至所述天線A21處于工作狀態(tài)，否則切換至所述天線B22處于工作狀態(tài)。如 果需要切換到的所述天線2和當(dāng)前正在工作的所述天線2是同一副天線，則不執(zhí)行切換動(dòng) 作。正常模式下，切換控制由衛(wèi)星自主完成，但仍留有指令接口，以便特殊情況下由地面控 制開(kāi)關(guān)切換。
[0055] XX衛(wèi)星對(duì)日自旋角速度為3°/s，所以極端情況下所述電子切換開(kāi)關(guān)5切換頻率為 180/3 = 60s-次。XX衛(wèi)星平均每軌過(guò)境時(shí)長(zhǎng)為5min，每天通信軌數(shù)<10,一年工作壽命期內(nèi) 所述電子切換開(kāi)關(guān)5切換次數(shù)為5*10*365= 18250。所述電子切換開(kāi)關(guān)5切換壽命(次數(shù))為 百萬(wàn)量級(jí)，遠(yuǎn)大于通信任務(wù)所需切換次數(shù)。
[0056] 由于所述電子切換開(kāi)關(guān)5的切換時(shí)延為ns級(jí)別，每次切換時(shí)，所述發(fā)射機(jī)4預(yù)留 500ms時(shí)間保護(hù)間隔，在此期間發(fā)送填充幀，保證所述電子切換開(kāi)關(guān)5切換期間不丟失有效 數(shù)據(jù)。所述電子切換開(kāi)關(guān)5切換帶來(lái)的下傳時(shí)間開(kāi)銷比例為500mS/60s = l/120,結(jié)合星地下 傳時(shí)間余量，該開(kāi)銷可忽略不計(jì)。
[0057] 所述電子切換開(kāi)關(guān)5應(yīng)滿足如下幾個(gè)基本條件:低插入損耗(符合低功耗設(shè)計(jì)）；快 切換速度(不影響地面接收）；長(zhǎng)壽命(允許的切換次數(shù)滿足任務(wù)需求）。所述電子切換開(kāi)關(guān)5 可以采用RFSP2TRDC06G產(chǎn)品，該開(kāi)關(guān)主要指標(biāo)如表1所示。
[0058] 表 1 RFSP2TRDC06G 主要指標(biāo)
[0060]~以上述XX衛(wèi)星對(duì)地通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，傳統(tǒng)雙天線合路形式天線增益大部分方向 能達(dá)到_14dB以上，少部分方向甚至?xí)陀?26dB，如表2所示。在300mW的發(fā)射功率條件下， 該方法無(wú)法在衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證通信鏈路不中斷。而如果通過(guò)增大發(fā)射功率來(lái)彌補(bǔ)天線增益 的話，發(fā)射功率即使增大到原來(lái)的8倍也只能達(dá)到與本發(fā)明方法相接近的效果，但發(fā)射功率 增大到原來(lái)的8倍是XX衛(wèi)星能源系統(tǒng)和熱控系統(tǒng)均無(wú)法承受的。
[0061 ]而本發(fā)明方法單天線增益在軸向± 100°范圍內(nèi)均能達(dá)到_5dB以上，通過(guò)衛(wèi)星自主 控制將發(fā)射信號(hào)切換至朝所述地面站3方向增益較大的所述天線2,而不需要通過(guò)地面測(cè)控 站上注遙控指令來(lái)控制星上的電子切換開(kāi)關(guān)5切換到朝所述地面站3方向增益較大的所述 天線2,并最終可獲得多-5dB的全球波束。兩種傳統(tǒng)方法與本發(fā)明方法對(duì)應(yīng)的天線增益及星 地鏈路對(duì)比如表2所示。
[0062] 表1兩種天線形式下星地鏈路對(duì)比
[0065]運(yùn)用本發(fā)明，XX衛(wèi)星對(duì)地通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)下述功能，滿足衛(wèi)星應(yīng)用需求。
[0066] (1)采用單天線工作模式，避免了雙天線的干涉效應(yīng)，天線增益高；
[0067] (2)低功耗高速數(shù)據(jù)傳輸:要求在300mW輸出功率條件下保證100Kbps的下行數(shù)據(jù) 傳輸能力；
[0068] (3)衛(wèi)星姿態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)情況下維持通信:衛(wèi)星對(duì)日自旋角速度為3°/s，衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證 通信鏈路不中斷；
[0069] (4)通信系統(tǒng)適應(yīng)不同軌道類型:衛(wèi)星軌道高度彡400km，但軌道類型不確定，可能 是晨昏軌道、子午軌道或者其它類型軌道。要求通信系統(tǒng)在不同軌道類型條件下均能保證 通信暢通。
[0070] 實(shí)施例二
[0071]請(qǐng)參閱圖6,本發(fā)明還提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，所述高增益衛(wèi)星對(duì) 地通信覆蓋方法基于實(shí)施例一中所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，所述高增益衛(wèi)星對(duì) 地通信覆蓋方法包括以下步驟：
[0072] 1)提供一衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體的 中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線；
[0073] 2)采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站的夾角小于90°的天線置于 工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充 幀。
[0074]由于兩副天線與地面站夾角的范圍均為0~180°，且滿足兩副天線與地面站夾角 之和為180°，所以任意時(shí)刻總有與地面站夾角小于等于90°的天線，選取該天線置于工作狀 態(tài);天線切換的同時(shí)，控制發(fā)射機(jī)預(yù)留切換保護(hù)時(shí)間。
[0075]執(zhí)行步驟1)，請(qǐng)參閱圖6中的S1步驟，提供一衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線， 所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體的中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所 述兩幅天線的連線共線。
[0076]作為示例，如圖2所示，為本發(fā)明高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法于一實(shí)施例中的天 線安裝及對(duì)地夾角示意圖，由于天線的形狀各異，當(dāng)限定"所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體的 中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線"時(shí)，則天 線發(fā)射的波束的法向?qū)Φ氐膴A角也即是天線對(duì)地的夾角，這里所說(shuō)的"對(duì)地"是指地面站。
[0077] 執(zhí)行步驟2)，請(qǐng)參閱圖6中的S2步驟，采用通信切換控制方法將天線波束的法向與 地面站的夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所 述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。
[0078] 作為示例，所述步驟2)中，采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站的 夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí) 間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。包括以下步驟：
[0079] 21)選定所述兩副天線中任一副天線處于工作狀態(tài);在一示例中，選定天線A處于 工作狀態(tài)，但并不以此為限，在其他示例中，還可以選定天線B處于工作狀態(tài)；
[0080] 22)選擇所述兩副天線中任一副天線作為待測(cè)天線，根據(jù)所述衛(wèi)星體的位置、衛(wèi)星 體的姿態(tài)信息及地面站的位置信息，以高于所述衛(wèi)星體姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算所述待測(cè) 天線發(fā)射的波速的法向與所述地面站夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平均值G，其中，k為大 于1的整數(shù);若S <90。，判斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀 態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài):a.觸發(fā)所述發(fā)射機(jī) 預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔；b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至工作狀態(tài)，并將另一幅天線切 換至非工作狀態(tài)，其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間；若^ >90。,判斷所述待測(cè) 天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài):a.觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù) 間隔;b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至非工作狀態(tài)，并將另一副天線切換至工作狀態(tài)，其 中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間;若所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài)，保持所述待 測(cè)天線處于非工作狀態(tài)；
[0081] 23)重復(fù)所述步驟22);需要說(shuō)明的是，由于所述衛(wèi)星體在運(yùn)行過(guò)程中處于不停的 翻滾狀態(tài)，所述步驟23)中，需要持續(xù)不斷地重復(fù)所述步驟22)。
[0082] 具體的，所述步驟22)中，利用所述切換控制模塊依據(jù)所述星務(wù)計(jì)算機(jī)采集的所述 衛(wèi)星體的位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站的位置信息，以遠(yuǎn)高于所述衛(wèi)星體姿 態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算所述待測(cè)天線波束的法向與所述地面站夾角a，例如頻率為10HZ，并 計(jì)算最近k次夾角a的平均值其中，k為大于1的整數(shù)，k的具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn) 行選擇，本實(shí)施例中，所述k可以為但不僅限于5;若J <90°.判斷所述待測(cè)天線是否處于工 作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線 處于非工作狀態(tài):a.所述發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正在發(fā)送的傳輸幀后，插入切換時(shí)間保護(hù)間隔t 的填充幀，例如t取500ms; b.延時(shí)t后，所述電子切換開(kāi)關(guān)將所述待測(cè)天線切換至工作狀態(tài)； 由于所述電子切換開(kāi)關(guān)為2選1開(kāi)關(guān)，所述待測(cè)天線被切換至工作狀態(tài)的同時(shí)，另一副天線 被切換至非工作狀態(tài);若& >90°，判斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線 處于工作狀態(tài):a.所述發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正在發(fā)送的傳輸幀后，插入切換時(shí)間保護(hù)間隔T， 例如t取500ms的填充幀；b.延時(shí)t后，所述電子切換開(kāi)關(guān)將所述待測(cè)天線切換至非工作狀 態(tài);若所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài)。
[0083] 作為示例，切換時(shí)所述發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔I，所述發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正 在發(fā)送的傳輸幀后在預(yù)留的所述切換時(shí)間保護(hù)間隔內(nèi)，所述發(fā)射機(jī)不發(fā)送有效數(shù)據(jù)，而是 發(fā)送填充幀，在該實(shí)施例中，所述時(shí)間保護(hù)間隔t不小于10幀填充幀傳輸時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)電子切換 開(kāi)關(guān)需要切換時(shí)，延時(shí)t(等于傳輸一個(gè)傳輸幀需要的時(shí)長(zhǎng))后，切換控制模塊再發(fā)送電子切 換開(kāi)關(guān)切換控制信號(hào)。同時(shí)，保證所述電子切換開(kāi)關(guān)每次切換的時(shí)間小于70ns，這里所述的 切換時(shí)間是指從當(dāng)前所述天線切換至另一幅所述天線的間隔時(shí)間，該間隔時(shí)間內(nèi)，兩副所 述天線均為非工作狀態(tài)。
[0084] 作為示例，所述步驟2)中，采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站的 夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí) 間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。包括以下步驟：
[0085] 21)選定所述兩副天線中任一副天線處于工作狀態(tài);在一示例中，選定天線A處于 工作狀態(tài)，但并不以此為限，在其他示例中，還可以選定天線B處于工作狀態(tài)；
[0086] 22)根據(jù)所述衛(wèi)星體的位置、衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及地面站的位置信息，以高于所述 衛(wèi)星體姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算處于工作狀態(tài)的天線波束的法向與所述地面站夾角a，并 計(jì)算最近k次夾角a的平均值G ,其中，k為大于1的整數(shù)；
[0087]若&<90。，則保持所述處于工作狀態(tài)的天線繼續(xù)處于工作狀態(tài);若G >90°，則:a. 觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，則將所述處于工作狀態(tài)的天線切換至非工 作狀態(tài)，并將另一副天線切換至工作狀態(tài);其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間； [0088] 23)重復(fù)所述步驟22);需要說(shuō)明的是，由于所述衛(wèi)星體在運(yùn)行過(guò)程中處于不停的 翻滾狀態(tài)，所述步驟23)中，需要持續(xù)不斷地重復(fù)所述步驟22)。
[0089]具體的，所述步驟22)中，利用所述切換控制模塊依據(jù)所述星務(wù)計(jì)算機(jī)采集的所述 衛(wèi)星體的位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站的位置信息，以10Hz的頻率計(jì)算所述 待測(cè)天線發(fā)射的波速的法向與所述地面站夾角a，并計(jì)算最近k次夾角a的平均值$，其中，k 為大于1的整數(shù)，k的具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，本實(shí)施例中，所述k可以為但不 僅限于5;若^ <90。，則保持所述處于工作狀態(tài)的天線繼續(xù)處于工作狀態(tài)；若^ >90。,所述 發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正在發(fā)送的傳輸幀后，插入500ms填充幀，同時(shí)所述電子切換開(kāi)關(guān)將所 述待測(cè)天線切換至工作狀態(tài)；由于所述電子切換開(kāi)關(guān)為2選1開(kāi)關(guān)，所述待測(cè)天線被切換至 工作狀態(tài)的同時(shí)，另一幅天線被切換至非工作狀態(tài)；則將所述處于工作狀態(tài)的天線切換至 非工作狀態(tài)，并將另一副天線切換至工作狀態(tài)。
[0090] 作為示例，將處于非工作狀態(tài)的天線切換至工作狀態(tài)之前，所述發(fā)射機(jī)預(yù)留時(shí)間 保護(hù)間隔t，在該段時(shí)間內(nèi)，所述發(fā)射機(jī)沒(méi)有傳輸有效的通信信號(hào)，而是在所述預(yù)留時(shí)間保 護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀，在該實(shí)施例中，所述時(shí)間保護(hù)間隔t不小于10幀填充幀傳輸時(shí)長(zhǎng)。 同時(shí)，保證所述電子切換開(kāi)關(guān)每次切換的時(shí)間小于70ns，這里所述的切換時(shí)間是指從當(dāng)前 所述天線切換至另一幅所述天線的間隔時(shí)間，該間隔時(shí)間內(nèi)，兩副所述天線均為非工作狀 〇
[0091] 綜上所述，本發(fā)明提供一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)包括:衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星 體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線沿所述衛(wèi)星體的中心對(duì)稱分布，且所述兩幅天線發(fā)射的 波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線;地面站，適于接收所述兩幅天線發(fā)送的通信信 號(hào)；電子切換開(kāi)關(guān)，包括第一開(kāi)關(guān)輸入端、第二開(kāi)關(guān)輸入端、第一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸 出端;所述電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸出端與所述兩幅天線中的任一副天線相連接，所述 電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸出端與另一副所述天線相連接;星務(wù)計(jì)算機(jī)，適于獲取所述衛(wèi) 星體位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息；切換控制模塊，包括輸入端、第 一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸出端;所述切換控制模塊的輸入端與所述星務(wù)計(jì)算機(jī)相連接， 所述切換控制模塊的第一開(kāi)關(guān)輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸入端相連接，所述 衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息控制所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入端與相 應(yīng)的開(kāi)關(guān)輸出端相連通。所述切換控制模塊的第二控制輸出端與所述發(fā)射機(jī)的控制端相連 接，適于在控制電子切換開(kāi)關(guān)切換的同時(shí)觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔。本發(fā)明具有 以下有益效果：1、采用單天線工作模式，避免了雙天線的干涉效應(yīng)，天線增益高;2、在較低 的發(fā)射功率條件下，能夠保證較高的數(shù)據(jù)傳輸速率;3、衛(wèi)星姿態(tài)變換頻率高的情況下維持 通信，保證通信鏈路不中斷;4、通信系統(tǒng)適應(yīng)不同軌道類型，在不同軌道類型條件下均能保 證通信暢通;5、通過(guò)星上自主控制，減少了地面測(cè)控站的操作。
[0092]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)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(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，其特征在于:包括： 衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體中心對(duì)稱分布，且 所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線； 地面站，適于接收所述兩幅天線發(fā)送的通信信號(hào)； 電子切換開(kāi)關(guān)，包括第一開(kāi)關(guān)輸入端、第二開(kāi)關(guān)輸入端、第一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸 出端;所述電子切換開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸出端與所述兩幅天線中的任一副天線相連接，所述 電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸出端與另一副所述天線相連接； 星務(wù)計(jì)算機(jī)，適于獲取所述衛(wèi)星體位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信 息； 切換控制模塊，包括輸入端、第一控制輸出端及第二控制輸出端;所述切換控制模塊的 輸入端與所述星務(wù)計(jì)算機(jī)相連接，所述切換控制模塊的第一控制輸出端與所述電子切換開(kāi) 關(guān)的第一開(kāi)關(guān)輸入端相連接，所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置信息控制所述電子 切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入端與相應(yīng)的開(kāi)關(guān)輸出端相連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，其特征在于:所述切換控制模 塊依據(jù)所述星務(wù)計(jì)算機(jī)提供的所述衛(wèi)星體位置、所述衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及所述地面站位置 信息，以遠(yuǎn)高于所述衛(wèi)星體的姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算所述天線波束的法向與所述地面站 的夾角α，并計(jì)算最近k次夾角α的平均值其中，k為大于1的整數(shù);依據(jù)所述平均值&控制 所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸入端與第一開(kāi)關(guān)輸出端及第二開(kāi)關(guān)輸出端中天線波束的 法向與所述地面站的夾角小于90°的所述天線連接的輸出端相連通。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，其特征在于:所述電子切換開(kāi) 關(guān)每次切換的時(shí)間小于70ns。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，其特征在于:還包括發(fā)射機(jī)， 所述發(fā)射機(jī)包括輸出端及控制端，所述發(fā)射機(jī)的輸出端與所述電子切換開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)輸 入端相連接，適于向處于工作狀態(tài)的所述天線發(fā)送通信信號(hào);所述發(fā)射機(jī)的控制端與所述 切換控制模塊的第二控制輸出端相連接，接收來(lái)自所述切換控制模塊的控制信號(hào)，觸發(fā)預(yù) 留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述預(yù)留時(shí)間保護(hù)間隔期間內(nèi)發(fā)送填充幀。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋系統(tǒng)，其特征在于:所述電子切換開(kāi) 關(guān)、所述星務(wù)計(jì)算機(jī)及所述切換控制模塊位于所述衛(wèi)星體的表面或內(nèi)部。6. -種高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:包括以下步驟： 1) 提供一衛(wèi)星體，所述衛(wèi)星體上設(shè)有兩幅天線，所述兩幅天線關(guān)于所述衛(wèi)星體中心對(duì) 稱分布，且所述兩幅天線發(fā)射的波束的法向均與所述兩幅天線的連線共線； 2) 采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站的夾角小于90°的天線置于工作 狀態(tài)，且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:所述步驟2)中， 采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)，且 天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀，包括以下 步驟： 21) 選定所述兩副天線中任一副天線處于工作狀態(tài)； 22) 選擇所述兩副天線中任一副天線作為待測(cè)天線，根據(jù)所述衛(wèi)星體的位置、衛(wèi)星體的 姿態(tài)信息及地面站的位置信息，以高于所述衛(wèi)星體姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算所述待測(cè)天線 發(fā)射的波束的法向與所述地面站的夾角α，并計(jì)算最近k次夾角α的平均值其中，k為大于 1的整數(shù)； 若《<90。,判斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài)，保持 所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài);若所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài):a.觸發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí) 間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至工作狀態(tài)，并將另一幅天線切換至非工作 狀態(tài);其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間； 若? >90。,判斷所述待測(cè)天線是否處于工作狀態(tài)，若所述待測(cè)天線處于工作狀態(tài):a.觸 發(fā)發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，將所述待測(cè)天線切換至非工作狀態(tài)，并將另 一副天線切換至工作狀態(tài)，其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間;若所述待測(cè)天線 處于非工作狀態(tài)，保持所述待測(cè)天線處于非工作狀態(tài)； 23)重復(fù)所述步驟22)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:所述步驟，2)中， 采用通信切換控制方法將天線波束的法向與地面站的夾角小于90°的天線置于工作狀態(tài)， 且天線切換時(shí)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔并在所述切換時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀，包括以 下步驟： 21) 選定所述兩副天線中任一副天線處于工作狀態(tài)； 22) 根據(jù)所述衛(wèi)星體的位置、衛(wèi)星體的姿態(tài)信息及地面站的位置信息，以高于所述衛(wèi)星 體姿態(tài)變化頻率的頻率計(jì)算處于工作狀態(tài)的天線波束的法向與所述地面站的夾角α，并計(jì) 算最近k次夾角α的平均值$:，其中，k為大于1的整數(shù)； 若α <90°,則保持所述處于工作狀態(tài)的天線繼續(xù)處于工作狀態(tài);若G >90°，則:a.觸發(fā) 發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔;b.延時(shí)t后，則將所述處于工作狀態(tài)的天線切換至非工作狀 態(tài)，并將另一副天線切換至工作狀態(tài);其中t為所述發(fā)射機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間； 23) 重復(fù)所述步驟22)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:所述切換控 制模塊控制所述電子切換開(kāi)關(guān)切換的同時(shí)觸發(fā)所述發(fā)射機(jī)預(yù)留切換時(shí)間保護(hù)間隔τ，所述 發(fā)射機(jī)發(fā)送完當(dāng)前正在發(fā)送的傳輸幀后在所述預(yù)留時(shí)間保護(hù)間隔期間發(fā)送填充幀。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高增益衛(wèi)星對(duì)地通信覆蓋方法，其特征在于:所述時(shí)間保護(hù) 間隔τ不小于10幀填充幀傳輸時(shí)長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK105959057SQ201610255248
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】曹金, 黃江江, 金鳳, 黃佳, 陳夏
【申請(qǐng)人】上海微小衛(wèi)星工程中心