一种天地一体化测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种天地一体化测控系统，包括：天地一体化扩频测控应答机；中继功放；微波网络；星地测控全向收发天线；星地/中继测控收发天线；中继测控发射天线；星载计算机；以及BD/GPS接收天线。本发明专利技术既可以减轻测控方案的总体重量，又可以降低测控方案的成本，从而减少整星的重量及成本。

A Space-Earth Integrated Measurement and Control System

The invention discloses a Space-earth integrated measurement and control system, which includes: Space-earth integrated spread spectrum measurement and control transponder; relay power amplifier; microwave network; satellite-earth TT and control omnidirectional transceiver antenna; satellite-earth/relay TT and control transceiver antenna; relay TT and control transmitting antenna; satellite-borne computer; and BD/GPS receiving antenna. The invention can not only reduce the overall weight of the measurement and control scheme, but also reduce the cost of the measurement and control scheme, thereby reducing the weight and cost of the whole satellite.

【技术实现步骤摘要】
一种天地一体化测控系统
本专利技术涉及航天测控
，尤其涉及一种星地/中继天地一体化的测控系统。
技术介绍
卫星在轨期间对突发应急及实时性操作有较高的要求，由于卫星可用地面站的位置限制，当卫星位于地面测控系统的弧段外，或由于地面测控系统资源紧张，需要执行应急测控任务时，可以通过中继卫星完成卫星的遥测遥控任务及载荷业务。为了同时满足测控和中继的测控需求，测控方案的设计需要包括对地测控和中继测控两种模式。现有的测控系统组成如图1所示，测控系统包括测控应答机、微波网络、中继终端、中继功放、测控收发天线、中继收发天线等。其中，中继终端由中继基带处理单元、发射通道和接收通道三部分组成，其功能是负责调制并转发来自星载计算机的返向遥测数据和解调来自中继卫星的前向遥控数据。测控应答机由扩频基带处理单元和发射接收通道组成，主要负责调制并转发来自星载计算机的下行遥测数据和解调来自地面站的上行遥控数据。由于中继测控和对地测控的测控频率和测控体制相互独立，其可以选用不同的频率，不同的体制。所以中继终端和测控应答机设计为两个不同的单机。这种现有的测控方案由于地面测控和中继测控不同频、不同码，所以对地通道和中继通道相互独立，对地基带处理模块，收发通道设计在测控应答机中。中继基带处理模块，收发通道设计在中继终端中。中继测控需要中继收和中继发两种天线，对地测控需要一个对天的收发天线和一个对地的收发天线。整个测控系统包括5台单机，4个天线。这种设计方法使用的系统重量较大、成本较高，难以满足小卫星对轻量化和低成本的需求。
技术实现思路
针对现有的测控方案使用的系统重量较大、成本较高，难以满足小卫星对轻量化和低成本的需求等问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种天地一体化测控系统，包括：天地一体化扩频测控应答机；中继功放；微波网络；星地测控全向收发天线；星地/中继测控收发天线；中继测控发射天线；星载计算机；以及BD/GPS接收天线。在本专利技术的一个实施例中，所述天地一体化扩频测控应答机包括两个扩频测控应答模块，该两个扩频测控应答模块同频同码，技术指标相同。在本专利技术的一个实施例中，所述扩频测控应答模块进一步包括：一体化扩频基带处理单元；一体化发射通道；以及一体化接收通道。在本专利技术的一个实施例中，所述微波网络进一步包括：第一双工器；第二双工器；四端口网络；以及滤波器。在本专利技术的一个实施例中，所述星载计算机进一步包括：中央处理单元；遥测加密单元；遥控解密单元；遥控终端；遥测终端；以及BD/GPS接收单元。在本专利技术的一个实施例中，所述天地一体化扩频测控应答机的功能包括：通过微波网络与星地全向测控收发天线和星地/中继测控收发天线连接，实现对地遥测遥控；通过微波网络与星地全向测控收发天线和星地/中继测控收发天线连接，共同完成星地/中继测控上下行信号的处理；以及通过微波网络与中继功放、中继测控发射天线以及星地/中继测控收发天线结合，共同完成卫星与中继卫星系统之间的前向链路和返向链路信号的处理。在本专利技术的一个实施例中，所述中继功放的功能是将天地一体化扩频测控应答机输出的信号放大后作为返向链路信号通过中继测控发射天线输出，经过中继卫星中转返回地面测控站。在本专利技术的一个实施例中，所述微波网络的功能包括：将星地测控全向收发天线和星地/中继测控收发天线收到的上行遥控信号/前向链路信号传送到天地一体化扩频测控应答机的接收通道；以及将天地一体化扩频测控应答机发射通道发送过来的下行遥测信号/返向链路信号传送到星地/中继测控收发天线或中继功放。在本专利技术的一个实施例中，所述星地测控全向收发天线的功能包括：接收来自地面测控站的上行测控信号并转发给天地一体化扩频测控应答机处理；以及向地面测控站转发来自天地一体化扩频测控应答机发射的下行测控信号的任务。在本专利技术的一个实施例中，所述星地/中继测控收发天线的功能包括：当卫星工作在对地测控模式时，星地/中继测控收发天线负责完成接收来自地面测控站的上行测控信号并传送至天地一体化扩频测控应答机，同时实时向地面测控站转发来自天地一体化扩频测控应答机发射机输出的下行测控信号的任务。当卫星工作在中继测控模式时，星地/中继测控收发天线负责完成接收来自中继卫星的前向链路信号并传送至天地一体化扩频测控应答机，由于中继测控和对地测控采用同频同码设计，故满足天地一体化测控的需求。在本专利技术的一个实施例中，所述中继测控发射天线的功能是实时向中继卫星转发来自天地一体化扩频应答机发射的返向链路信号(遥测)的任务。在本专利技术的一个实施例中，所述星载计算机的功能包括：中央处理单元进行遥测数据采集、量化、编码、组包、组帧、校验、加扰，进行遥控指令和注入数据的PCM码流接收、帧同步、解扰、帧识别、帧提取、校验、直接指令译码执行、注入数据输出；遥测加密单元进行遥测数据加密、密钥管理及更新、密钥状态下传；遥控解密单元进行遥控指令和注入数据解密、密钥管理及更新、密钥状态下传；BD/GPS接收单元接收并处理BD/GPS导航信号，计算并给出卫星和地面测控系统提供卫星的精确位置及轨道信息，进行校时；以及BD/GPS接收天线将接收到的BD/GPS导航信号送给BD/GPS接收单元。本专利技术提出一种天地一体化测控系统，采用地面测控和中继测控同频同码的设计方案，中继测控和对地测控共用同一个基带处理单元，将中继终端和测控应答机合为一个单机，即天地一体化测控应答机。基于本专利技术的该种天地一体化测控系统既可以减轻测控方案的总体重量，又可以降低测控方案的成本，从而减少整星的重量及成本。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据现有技术的一种测控系统。图2示出根据本专利技术的一个实施例的一种天地一体化测控系统。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。需要说明的是，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。本专利技术提出一种天地一体化测控系统，采用地面测控和中继测控同频同码的设计方案，中继测控和对地测控共用同一个基带处理单元，将中继终端和测控应答机合为一个单机，即天地一体化测控应答机。基于本专利技术的该种天地一体化测控系统既可以减轻测控方案的总体重量，又可以降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天地一体化测控系统，包括：天地一体化扩频测控应答机；中继功放；微波网络；星地测控全向收发天线；星地/中继测控收发天线；中继测控发射天线；星载计算机；以及BD/GPS接收天线。

【技术特征摘要】
1.一种天地一体化测控系统，包括：天地一体化扩频测控应答机；中继功放；微波网络；星地测控全向收发天线；星地/中继测控收发天线；中继测控发射天线；星载计算机；以及BD/GPS接收天线。2.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述天地一体化扩频测控应答机包括两个扩频测控应答模块，该两个扩频测控应答模块同频同码，技术指标相同。3.如权利要求2所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述扩频测控应答模块进一步包括：一体化扩频基带处理单元；一体化发射通道；以及一体化接收通道。4.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述微波网络进一步包括：第一双工器；第二双工器；四端口网络；以及滤波器。5.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述星载计算机进一步包括：中央处理单元；遥测加密单元；遥控解密单元；遥控终端；遥测终端；以及BD/GPS接收单元。6.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述天地一体化扩频测控应答机的功能包括：通过微波网络与星地全向测控收发天线和星地/中继测控收发天线连接，实现对地遥测遥控；通过微波网络与星地全向测控收发天线和星地/中继测控收发天线连接，共同完成星地/中继测控上下行信号的处理；以及通过微波网络与中继功放、中继测控发射天线以及星地/中继测控收发天线结合，共同完成卫星与中继卫星系统之间的前向链路和返向链路信号的处理。7.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述中继功放的功能是将天地一体化扩频测控应答机输出的信号放大后作为返向链路信号通过中继测控发射天线输出，经过中继卫星中转返回地面测控站。8.如权利要求1所述的天地一体化测控系统，其特征在于，所述微波网络的功能包括：将星地测控全向收发天线和星地/中继测控收发天线收到的上行遥控信号/前向链路信号传送到天地一体化扩频测控应答机的接收通道；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭，刘会杰，梁旭文，刘磊，高括，杨杰峰，陈晓庆，李立，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海,31