一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统技术方案

一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统，根据通信卫星转发器功放备份环切换控制的要求和特点，将故障功放切换至备份功放的可能路径形成数据库，支持多个功放故障时的切换路径选择，且切换路径不冲突。本发明专利技术主要针对利用备份环方式提高可靠性设计的通信卫星载荷，通过本发明专利技术提供的方法，可以实现故障功放的自动路径切换控制，保证备份路径满足准确性要求。同时节省了以往依靠人工经验选择的时间，保证了卫星在轨操作效率和卫星服务时间可靠度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统
本专利技术涉及一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统，属于信卫星有效载荷

技术介绍
在通信卫星载荷转发器可靠性设计中，对关键信道上的接收机、功放均要进行备份考虑，这样就要对关键设备设计一定数量的微波开关组成备份环开关矩阵。通常一颗通信卫星具有50个转发器通道，近60个功放需组成备份环开关矩阵，这种大规模备份环开关矩阵一般具有数十亿条切换路径。由于大规模备份环的路径可能性十分复杂，目前并没有成熟的备份环自动切换控制方法，主要采用人工经验判断方式选择对输出功率影响最小的主份功放备份切换路径，通常需要20分钟以上确认时间且准确率低，影响卫星在轨操作的效率和卫星服务时间。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服通信卫星转发器备份环路径切换人工判断时间长，准确率低难题，提供一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统，有效的对备份环路径进行筛选汇总，(1)有效解决了通信卫星转发器备份环路径自动切换控制问题，具有较强的工程应用价值；(2)代替以往依靠人工经验判断的方式，提高了路径切换的准确性；(3)有效较少了备份环切换控制时间，将以往依靠人工经验确认路径所需的20分钟减少到1秒以内，提高了卫星服务可靠度。本专利技术解决的技术方案为：一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，如图2所示，步骤如下：(1)确定备份环中故障的主份功放的位置；(2)确定步骤(1)故障的主份功放所连接的最近的微波开关，作为切换路径起点；(3)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(4)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的其它扩展路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(5)将步骤(3)确定的最短路径和步骤(4)确定的扩展路径形成数据库；(6)一个主份功放发生故障时，选取路径长度最小的路径进行切换控制；两个以上主份功放同时发生故障时，从步骤(5)形成的数据库中找到不冲突的最短路径长度的路径。最短路径是切换路径起点到各个备份的功放之间通过的微波开关数量总和最小。不冲突的最短路径，是指发生故障的主份功放经过切换路径不能同时到达同一个备份的功放的路径。扩展路径是指切换路径起点到各个备份的功放之间除最短路径外的其他路径，且路径中所通过微波开关不重复通过。步骤(1)确定备份环中故障的主份功放的位置，具体方法如下：功放备份环设计完成后，将所有功放和与功放连接的开关编号，最佳编号方案是开关与功放的开关编号相同。步骤(2)确定故障的主份功放所连接的最近的微波开关，作为切换路径起点；具体方法如下：确定故障功放和与其相连接的开关的编号，作为路径起点。步骤(3)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径，具体如下：从步骤(1)确定的起始位置出发，分别寻找经过微波开关和电缆或波导到达各个备份功放连接的最近微波开关所需最少微波开关数量的路径。步骤(4)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的其它扩展路径，具体如下：除最短路径外，主份功放的扩展路径要求经过不包含在最短路径中的微波开关，分别到达各个备份功放的路径，且路径中所通过微波开关不重复通过。步骤(5)将步骤(3)确定的最短路径和步骤(4)确定的扩展路径形成数据库的具体要求为：数据库中主份功放到达一个备份功放的最短路径只有一条，扩展路径需有多条，每一个主份功放都需要有最短路径和扩展路径，每一个主份功放都需要寻找到达各个备份功放的最短路径和扩展路径。步骤(6)中两个以上主份功放同时发生故障时，从步骤(5)形成的数据库中找到不冲突的最短路径长度的路径，具体如下：两个以上主份功放故障时，不能备份到同一个备份功放，优先选择主份功放的最短路径，若两个以上主份功放的最短路径中有两个或以上开关重复，或最终备份到同一个备份功放，即为路径冲突，需在某个主份功放的扩展路径中寻找不冲度路径。通信卫星转发器备份环中微波开关的种类为微波C开关、微波T开关，微波R开关和与开关经过波导或电缆连接的功放；一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制系统，包括：故障确定模块、微波开关确定模块、最短路径确定模块、扩展路径确定模块、数据形成模块、切换控制模块；故障确定模块确定备份环中故障的主份功放的位置；微波开关确定模块确定故障的主份功放所连接的最近的微波开关，作为切换路径起点；最短路径确定模块确定从切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；扩展路径确定模块确定从切换路径起点到各个备份的功放之间的其它扩展路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；数据形成模块将最短路径和扩展路径形成数据库；一个主份功放发生故障时，切换控制模块选取路径长度最小的路径进行切换控制；两个以上主份功放同时发生故障时，切换控制模块从形成的数据库中找到不冲突的最短路径长度的路径。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术填补了国内没有成熟通信卫星转发器备份环自动切换控制方法的空白，具有较强的工程应用价值。(2)本专利技术通过将有效切换路径形成数据库的方法，解决了以往人工判断准确率低，耗时长的难题。将以往人工经验确认路径所需的20分钟减少到1秒以内，提高了卫星服务可靠度。(3)本专利技术的切换路径可以提供对转发器输出损耗影响最小的路径，可将输出功率波动控制在0.5dB以内，提高转发器输出功率稳定性。(4)本专利技术可支持两个及以上功放同时故障时的不冲突路径切换，提高通信卫星在轨服务时间，缩短因故障的通信时间减少。(5)本专利技术具有普适性，可以推广至所有具有备份环设计的通信卫星转发器产品，提高通信卫星在轨服务质量。附图说明图1为R开关位置说明图；图2为本专利技术方法逻辑流程图；图3为6备4备份环原理图；图4为6备4备份环切换逻辑数据矩阵图；图5为16备13备份环原理图；图6的(a)为16备13备份环中最短路径的切换逻辑数据矩阵图，(b)为16备13备份环中扩展路径的切换逻辑数据矩阵图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。本专利技术一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法及系统，根据通信卫星转发器功放备份环切换控制的要求和特点，将故障功放切换至备份功放的可能路径形成数据库，支持多个功放故障时的切换路径选择，且切换路径不冲突。本专利技术主要针对利用备份环方式提高可靠性设计的通信卫星载荷，通过本专利技术提供的方法，可以实现故障功放的自动路径切换控制，保证备份路径满足准确性要求。同时节省了以往依靠人工经验选择的时间，保证了卫星在轨操作效率和卫星服务时间可靠度要求。通信卫星转发器中功放一般采用行波管功放，普遍要求具有100W以上的输出功率，500MHz以上的工作带宽和15年的连续开机使用寿命。在功放可靠性设计中，利用微波开关，电缆或者波导连接功放形成开关备份环矩阵，微波开关一般采用高可靠性，宽带，低插损的T型，R型，C型开关等，并使用电缆或波导连接组成开关备份环矩阵。T型开关是有4个端口3种位置的开关，R型开关是有4个端口4种位置的开关，C型开关是有4个端口2种位置的开关。其中R型开关普遍使用在工作频率为11GHz以上并采用波导连接的情况，可以替代C型开关，典型的微波R型开关位置如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于步骤如下：(1)确定备份环中故障的主份功放的位置；(2)确定步骤(1)故障的主份功放所连接的最近的微波开关，作为切换路径起点；(3)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(4)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的其它扩展路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(5)将步骤(3)确定的最短路径和步骤(4)确定的扩展路径形成数据库；(6)一个主份功放发生故障时，选取路径长度最小的路径进行切换控制；两个以上主份功放同时发生故障时，从步骤(5)形成的数据库中找到不冲突的最短路径长度的路径。

【技术特征摘要】
1.一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于步骤如下：(1)确定备份环中故障的主份功放的位置；(2)确定步骤(1)故障的主份功放所连接的最近的微波开关，作为切换路径起点；(3)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(4)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的其它扩展路径；路径长度为通过的微波开关数量总和；(5)将步骤(3)确定的最短路径和步骤(4)确定的扩展路径形成数据库；(6)一个主份功放发生故障时，选取路径长度最小的路径进行切换控制；两个以上主份功放同时发生故障时，从步骤(5)形成的数据库中找到不冲突的最短路径长度的路径。2.根据权利要求1所述的一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于：最短路径是切换路径起点到各个备份的功放之间通过的微波开关数量总和最小。3.根据权利要求1所述的一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于：不冲突的最短路径，是指发生故障的主份功放经过切换路径不能同时到达同一个备份的功放的路径。4.根据权利要求1所述的一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于：扩展路径是指切换路径起点到各个备份的功放之间除最短路径外的其他路径，且路径中所通过微波开关不重复通过。5.根据权利要求1所述的一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于：步骤(1)确定备份环中故障的主份功放的位置，具体方法如下：功放备份环设计完成后，将与故障的主份功放连接的最近微波开关作为起始位置。6.根据权利要求1所述的一种通信卫星转发器备份环的自动切换控制方法，其特征在于：步骤(3)确定从步骤(2)的切换路径起点到各个备份的功放之间的最短路径，具体如下：普通T开关为微波开关，微波开关通过电缆或波导相互连接，从步骤(1)确定的起始位置出发，分别寻找经过微波开关和电缆和/或波导到达各个备份功放连接的最近微波开关所需最少微波开关数量的路径。7.根据权利要求1所述的一种通信卫星...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚楠，蔡明圭，张睿奇，李胜先，马海虹，左朋，王毅，赵宝军，周颖，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61