一种激光通信卫星的星载系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光通信卫星的星载系统，涉及激光通信技术领域，主要目的在于实现较低成本下同一时刻一颗卫星为多个激光通信终端提供服务。主要技术方案为该星载系统，包括：电控箱用于给激光通信终端供电、提供测控指令及信息流；激光通信终端包括至少两个星间激光通信终端和多个星地激光通信终端；至少两个星间激光通信终端用于与其他卫星进行双向激光通信；多个星地激光通信终端用于同时与对应数量的地面站、飞行器进行双向激光通信；其中多个星地激光通信终端中第一预定数量的星地激光通信终端的扫描范围均覆盖其所在卫星的对地张角，第二预定数量的星地激光通信终端的扫描范围小于卫星的对地张角。本发明专利技术主要用于飞行器的激光通信。

A satellite communication system for laser communication satellites

The invention discloses a satellite-borne system of a laser communication satellite, which relates to the field of laser communication technology. The main purpose is to realize that one satellite serves multiple laser communication terminals at the same time at a lower cost. The main technical schemes for the satellite-borne system include: electronic control box for power supply to laser communication terminals, providing measurement and control instructions and information flow; laser communication terminals include at least two inter-satellite laser communication terminals and multiple inter-satellite laser communication terminals; and at least two inter-satellite laser communication terminals for bidirectional laser communication with other satellites. A plurality of satellite-to-ground laser communication terminals are used for two-way laser communication with a corresponding number of ground stations and aircraft at the same time. The scanning range of the first predetermined number of satellite-to-ground laser communication terminals in the plurality of satellite-to-ground laser communication terminals covers the ground-to-ground angle of the satellite in which they are located, and the second predetermined number of satellite-to-ground laser communication terminals. The scanning range of the terminal is smaller than that of the satellite. The invention is mainly used for laser communication of aircraft.

【技术实现步骤摘要】
一种激光通信卫星的星载系统
本专利技术涉及一种激光通信
，特别是涉及一种激光通信卫星的星载系统。
技术介绍
目前，航空通信主要通过微波卫星实现。在通过该微波无线电进行通信时，由于无线电频率是航空飞行器与卫星间得以正常通信的基础，是信息传输的通道，为了防止卫星间电磁干扰，需要保持通信频率的一定间隔进行频率隔离，因此无线电频谱受到国际电联(ITU)及各国政府的严格管控。此外，无线电通信存在频谱饱和以及通信带宽有限的问题，难以满足海量数据的高速传输需求，更加无法实现飞行器自身海量飞行数据(单架飞行器10GB/s量级)的实时传输。因此，现今也出现了一些利用激光通信链路来进行卫星和地面站通信的通信系统，虽然，空间激光通信具有明显优势，例如具有高数据传输速率，大容量和高保密性等特性。但是，激光的光束发散角较窄，一般一个激光光束只能与一个其他激光通信终端进行通信；目前一颗卫星中一般设置有一台激光通信终端，要实现同一时刻，卫星为多个激光通信终端服务，只能通过发射多颗卫星的方式实现，该种方式成本极高。
技术实现思路
本专利技术提供一种激光通信卫星的星载系统，主要目的在于实现较低成本下同一时刻一颗卫星为多个激光通信终端提供服务。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种激光通信卫星的星载系统，包括：激光通信终端和电控箱；所述电控箱用于给激光通信终端供电、提供测控指令及信息流；所述激光通信终端包括至少两个星间激光通信终端和多个星地激光通信终端；所述至少两个星间激光通信终端用于与其他卫星进行双向激光通信；所述多个星地激光通信终端用于同时与对应数量的地面站、飞行器进行双向激光通信；其中，所述多个星地激光通信终端中第一预定数量的星地激光通信终端的扫描范围均覆盖其所在卫星的对地张角，第二预定数量的星地激光通信终端的扫描范围小于卫星的对地张角。进一步的，若所述第一预定数量大于所述第二预定数量，则所述第一预定数量和第二预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内任意排列；或者所述第一预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内按照预定的第一通信阵列排列，以及所述第二预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内排列在所述第一预定数量的星地激光通信终端的间隙位置。进一步的，所述预定的第一通信阵列为n×n的矩阵形状排列，n为大于2的自然数；或者，所述预定的第一通信阵列为圆形阵列、多边形、方形阵列或菱形阵列。进一步的，所述第一预定数量和第二预定数量的星地激光通信终端安装在平面安装面上。进一步的，若所述第一预定数量小于或等于所述第二预定数量，则所述第二预定数量的星地激光通信终端呈预定的第二通信阵列排列，以及所述第一预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内排列在所述第二预定数量的星地激光通信终端的间隙位置。进一步的，所述第二预定数量中相邻的星地激光通信终端的之间扫描范围相互重叠，所述第二预定数量的星地激光通信终端之间重叠的扫描范围大小相同或者不同。进一步的，相邻的星地激光通信终端之间重叠的扫描范围为其扫描范围的1/2。进一步的，所述第二预定数量种相邻的星地激光通信终端的扫描范围相互拼接。进一步的，所述预定的第二通信阵列为n×n的矩阵形状排列，n为大于2的自然数。进一步的，所述多个星地激光通信终端设于卫星的安装面上，所述安装面为球形凸面或球形凹面。与现有技术相比，本专利技术提供的激光通信卫星的星载系统，设置了多个星地激光通信终端，所述多个星地激光通信终端用于同时与对应数量的地面站、飞行器进行双向激光通信，使得一颗卫星同一时刻能够为多个激光通信终端进行服务，大大降低了激光通信终端的服务成本。并且，本专利技术中，多个所述星地激光通信终端可以根据卫星服务的飞行器的航程确定其扫描的范围，使得多个激光通信终端使用的灵活性更好，能够让地面站、飞行器更好的捕获该激光通信终端。附图说明图1为本专利技术实施例的激光通信系统卫星的星载系统的示意图；图2为本专利技术实施例的卫星对地张角的示意图；图3为本专利技术实施例的一种多个星地激光通信终端预定的通信阵列排列示意图；图4为本专利技术实施例的另一种多个星地激光通信终端预定的通信阵列排列示意图；图5为本专利技术实施例的另一种多个星地激光通信终端预定的通信阵列排列示意图；图6图为本专利技术实施例的一种多个星地激光通信终端排列示意图；图7图为本专利技术实施例的另一种多个星地激光通信终端排列示意图；图8图为本专利技术实施例的另一种多个星地激光通信终端排列示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，激光通信卫星的星载系统包括电控箱10和激光通信终端20。电控箱10用于给激光通信终端供电、提供测控指令及信息流。激光通信终端20该激光通信终端包括两种，一种为星间激光通信终端201，另一种为星地激光通信终端202。其中，所述星间激光通信终端201至少两个，用于与其他卫星上的星间激光通信终端进行通信，以便实现卫星间的激光通信。例如，可以将位于同一轨道面上的卫星通过星间激光通信终端依次连接形成一个卫星通信网络，或者也可以是不同轨道面上的卫星通过星间激光通信终端相互连接形成一网状的卫星通信网络。星地激光通信终端202为多个，用于同时与卫星覆盖范围内的对应数量的飞行器、地面站系统上的激光通信终端进行通信。其中，所述多个星地激光通信终端中第一预定数量的星地激光通信终端的扫描范围均覆盖其所在卫星的对地张角，第二预定数量的星地激光通信终端的扫描范围小于卫星的对地张角，进而实现不同对地张角激光通信终端的混合排列。其中，该飞行器可以是民航客机、军用飞机、高空气球、或者固定翼无人机等。因此，基于上述描述，上述同一个轨道面上的卫星通过星间激光通信终端依次连接形成一个卫星通信网络后，只要其中一个卫星上的星地激光通信终端与地面站系统上的激光通信终端相互通信，即可实现整个轨道面上的卫星与地面站的双向通信。并且该轨道面上的所有卫星都可以通过星地激光通信终端与飞行器内的激光通信终端进行通信，用于给安装有飞行器的飞行器提供网络服务，以及用于将飞行器的自身大量数据通过网络下传到地面站。该处需要说明的是，每个星地激光通信终端在通信时分别与一个飞行器或者地面站进行激光链路通信，因此，星地激光通信终端的个数决定了卫星统一时间段内进行激光链路通信的飞行器和地面站的个数，即能够同时进行激光链路通信的激通信终端的个数。但是，在具体实施的过程中，每个飞行器的航行区域是不同的，为了使得一个卫星能够为尽量多的飞行器服务，本专利技术实施例在卫星中设置了两种扫描范围的星地激光通信终端。本专利技术实施例中，用于激光通信卫星的星载系统，可以实现在卫星、飞行器以及地面站之间采用激光通信链路进行通信，代替了常规通过微波实现卫星与飞机之间的通信，规避了无线电频谱管制的难题。另外，由于激光通信具有传输速率快(超过1Gbps)、带宽大，信息容量大，利于解决飞行器，特别是民航客机大量数据传输的要求。而且该星载系统设置了多个星地激光通信终端，所述多个星地激光通信终端共同形成的扫描范围覆盖其所在卫星的对地张角，该多个星地激光通信终端可同时与对应数量的与地面站、飞行器进行双向激光通信的星地激光通信终端，使得一颗卫星同一时刻能够为多个激光通信终端进行服务，大大降低了激光通信终端的服务成本。进一步的，地球外的卫星轨道内的卫星个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光通信卫星的星载系统，其特征在于，包括：激光通信终端和电控箱；所述电控箱用于给激光通信终端供电、提供测控指令及信息流；所述激光通信终端包括至少两个星间激光通信终端和多个星地激光通信终端；所述至少两个星间激光通信终端用于与其他卫星进行双向激光通信；所述多个星地激光通信终端用于同时与对应数量的地面站、飞行器进行双向激光通信；其中，所述多个星地激光通信终端中第一预定数量的星地激光通信终端的扫描范围均覆盖其所在卫星的对地张角，第二预定数量的星地激光通信终端的扫描范围小于卫星的对地张角。

【技术特征摘要】
1.一种激光通信卫星的星载系统，其特征在于，包括：激光通信终端和电控箱；所述电控箱用于给激光通信终端供电、提供测控指令及信息流；所述激光通信终端包括至少两个星间激光通信终端和多个星地激光通信终端；所述至少两个星间激光通信终端用于与其他卫星进行双向激光通信；所述多个星地激光通信终端用于同时与对应数量的地面站、飞行器进行双向激光通信；其中，所述多个星地激光通信终端中第一预定数量的星地激光通信终端的扫描范围均覆盖其所在卫星的对地张角，第二预定数量的星地激光通信终端的扫描范围小于卫星的对地张角。2.如权利要求1所述的激光通信卫星的星载系统，其特征在于，若所述第一预定数量大于所述第二预定数量，则所述第一预定数量和第二预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内任意排列；或者所述第一预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内按照预定的第一通信阵列排列，以及所述第二预定数量的星地激光通信终端在其所在的卫星内排列在所述第一预定数量的星地激光通信终端的间隙位置。3.如权利要求2所述的激光通信卫星的星载系统，其特征在于，所述预定的第一通信阵列为n×n的矩阵形状排列，n为大于2的自然数；或者，所述预定的第一通信阵列为圆形阵列、多边形、方形阵列或菱形阵列。4.根据权利要求2或3所述的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘运滨，汪逸群，刘军，
申请(专利权)人：宁波光舟通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33