APT子系统和太空飞行器的通信系统技术方案

本申请是关于一种APT子系统和太空飞行器的通信系统，属于太空通信技术领域。该APT子系统，包括：依次连接的第一控制器、第一太赫兹收发机和太赫兹天线阵；所述第一太赫兹收发机用于对太赫兹波进行调制和解调；所述太赫兹天线阵用于进行太赫兹波的发送和接收；所述第一控制器用于：控制所述第一太赫兹收发机通过所述太赫兹天线阵对另一APT子系统进行捕获、对准和跟踪。本申请提高了APT子系统的捕获、对准和跟踪效率。本申请用于太空中的通信。

Communication system between apt subsystem and spacecraft

【技术实现步骤摘要】
APT子系统和太空飞行器的通信系统
本申请涉及太空通信
，特别涉及一种APT子系统和太空飞行器的通信系统。
技术介绍
随着空间技术，特别是轨道运载及卫星通信技术的发展和应用，使卫星间通信技术成为了现代通信技术中的一个重要组成部分。传统的采用卫星间(即卫星与卫星之间)通信技术的卫星间通信系统(也称卫星星间链路通信系统，简称星间通信系统)可以包括：捕获跟踪对准(Acquisition,TrackingandPointing；APT)子系统和通信子系统。通信子系统负责星间信息的传输，是卫星间通信系统的主体；APT子系统负责卫星之间的捕获、对准和跟踪(也称追踪)。目前的APT子系统通常为光学系统，该光学系统通过激光进行捕获、对准和跟踪动作，该光学系统包括光学天线、步进电机、光学镜片和多个探测器等。其中，光学天线的口径固定，其天线指向通过步进电机调节。但是，由于激光本身容易受到外界振动的影响，对准难度大，且激光作为信息载体的能量效率较低，因此，上述APT子系统的捕获、对准和跟踪效率较低。
技术实现思路
本申请实施例提供一种APT子系统和太空飞行器的通信系统，用于解决目前APT子系统的捕获、对准和跟踪效率较低的问题。技术方案如下：第一方面，提供一种APT子系统，包括：依次连接的第一控制器、第一太赫兹收发机和太赫兹天线阵；所述第一太赫兹收发机用于对太赫兹波进行调制和解调；所述太赫兹天线阵用于进行太赫兹波的发送和接收；所述第一控制器用于控制所述第一太赫兹收发机通过所述太赫兹天线阵对另一APT子系统进行捕获、对准和跟踪。本申请实施例提供的APT子系统，由于第一控制器控制第一太赫兹收发机通过太赫兹天线阵进行太赫兹波的捕获、对准和跟踪，而太赫兹波不容易受到外界振动的影响，对准难度较小，且能量效率较高，因此，提高了APT子系统的捕获、对准和跟踪效率。可选的，该太赫兹天线阵为波束赋形天线阵，如相控阵波束赋形天线阵，其可以采用调节相位的方式来控制天线的波束赋形，所述太赫兹天线阵包括：相互连接的第一波束成形网络和天线阵列，所述第一太赫兹收发机用于将待发送的第一太赫兹波进行调制，并将调制后的第一太赫兹波发送至所述第一波束成形网络，所述第一波束成形网络用于对调制后的第一太赫兹波进行波束成形处理，并将处理后的第一太赫兹波发送至所述天线阵列；所述天线阵列用于发送所述处理后的第一太赫兹波；所述天线阵列还用于接收第二太赫兹波，并将所述第二太赫兹波发送至所述第一波束成形网络；所述第一波束成形网络还用于对所述第二太赫兹波进行波束成形处理，得到处理后的第二太赫兹波，并将所述处理后的第二太赫兹波发送至所述第一太赫兹收发机；所述第一太赫兹收发机还用于对所述处理后的第二太赫兹波进行解调处理。在本申请实施例中，APT子系统可以有多种组成架构，本申请实施例以以下两种组成架构为例进行说明：在第一种组成架构中，所述第一太赫兹收发机包括一个支持第一频段的太赫兹收发机，所述第一波束成形网络包括一个支持所述第一频段的波束成形网络，所述太赫兹收发机、所述波束成形网络和所述天线阵列依次连接；所述第一控制器还用于：在捕获阶段，控制所述波束成形网络采用第一波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理；在跟踪阶段和对准阶段，控制所述波束成形网络采用第二波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理，所述第二波束宽度大于所述第一波束宽度。由于在捕获阶段，第一控制器通过波束成形网络将天线阵列的波束宽度设置为较宽的宽度，相应的波束角也较大，这样可以保证较大的捕获范围以及电磁波的发送范围，从而保证迅速检测到另一APT子系统的电磁波，或者自身发射的电磁波迅速被另一APT子系统检测到，提高捕获几率；在对准阶段和跟踪阶段，第一控制器通过波束成形网络将天线阵列的波束宽度设置为较窄的宽度，相应的波束角也较小，这样可以保证准确对准和实时跟踪。因此，本申请实施例提供的APT子系统在不同阶段采用相适应的波束宽度，达到波束宽度先粗调再细调的效果，实现有效地捕获、对准和跟踪，提高了捕获、对准和跟踪的灵活性。在第二种组成架构中，所述第一太赫兹收发机包括一个支持第二频段的太赫兹收发机和一个支持第三频段的太赫兹收发机，所述第一波束成形网络包括一个支持所述第二频段的波束成形网络和一个支持所述第三频段的波束成形网络，所述天线阵列包括一组多频天线阵列，所述支持第二频段的太赫兹收发机、支持所述第二频段的波束成形网络和所述多频天线阵列依次连接，所述支持第三频段的太赫兹收发机、支持所述第三频段的波束成形网络和所述多频天线阵列依次连接，所述第二频段的中心频率小于所述第三频段的中心频率；所述第一控制器用于：在粗跟踪阶段，控制所述支持第二频段的太赫兹收发机工作，所述粗跟踪阶段为所述支持第二频段的太赫兹收发机的捕获阶段开始后，所述支持第二频段的太赫兹收发机的跟踪精度满足捕获需求的阶段，或者，所述粗跟踪阶段为距离所述支持第二频段的太赫兹收发机的捕获阶段的开始时刻预设时长内的阶段；在精跟踪阶段，控制所述支持第三频段的太赫兹收发机工作，所述精跟踪阶段为时序上与所述粗跟踪阶段相邻，且位于所述粗跟踪阶段之后的阶段。第一控制器采用上述控制过程，可以消除不同频率的劣势，尽可能发挥各个频段中的频率优势，实现粗跟踪和精跟踪的结合，提高捕获、对准和跟踪的灵活性。进一步的，所述第一控制器用于：在每个所述太赫兹收发机的捕获阶段，控制与所述太赫兹收发机连接的波束成形网络采用第三波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理；在每个所述太赫兹收发机的跟踪阶段和对准阶段，控制与所述太赫兹收发机连接的波束成形网络采用第四波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理，所述第三波束宽度大于所述第四波束宽度。由于在每个太赫兹收发机的捕获阶段，第一控制器通过波束成形网络将天线阵列的波束宽度设置为较宽的宽度，相应的波束角也较大，这样可以保证较大的捕获范围以及太赫兹波的发送范围，从而保证迅速检测到另一APT子系统的太赫兹波，或者自身发射的太赫兹波迅速被另一APT子系统检测到，提高捕获几率；在每个太赫兹收发机的对准阶段和跟踪阶段，第一控制器通过波束成形网络将天线阵列的波束宽度设置为较窄的宽度，相应的波束角也较小，这样可以保证准确对准和实时跟踪。因此，本申请实施例提供的APT子系统在对于支持不同频段的太赫兹收发机，在其不同阶段采用相适应的波束宽度，达到波束宽度先粗调再细调的效果，实现有效地捕获、对准和跟踪，提高了捕获、对准和跟踪的灵活性。第二方面，提供一种太空飞行器的通信系统，包括：第一方面任一所述的APT子系统；和通信子系统，所述通信子系统用于与所述APT子系统跟踪的另一APT子系统所在的太空飞行器的通信系统中的另一通信子系统进行通信。综上所述，本申请实施例提供的太空飞行器的通信系统，由于APT子系统，采用太赫兹波进行捕获、对准和跟踪，而太赫兹波不容易受到外界振动的影响，对准难度较小，且能量效率较高，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种APT子系统，其特征在于，包括：/n依次连接的第一控制器、第一太赫兹收发机和太赫兹天线阵；/n所述第一太赫兹收发机用于对太赫兹波进行调制和解调；/n所述太赫兹天线阵用于进行太赫兹波的发送和接收；/n所述第一控制器用于控制所述第一太赫兹收发机通过所述太赫兹天线阵对另一APT子系统进行捕获、对准和跟踪。/n

【技术特征摘要】
1.一种APT子系统，其特征在于，包括：
依次连接的第一控制器、第一太赫兹收发机和太赫兹天线阵；
所述第一太赫兹收发机用于对太赫兹波进行调制和解调；
所述太赫兹天线阵用于进行太赫兹波的发送和接收；
所述第一控制器用于控制所述第一太赫兹收发机通过所述太赫兹天线阵对另一APT子系统进行捕获、对准和跟踪。


2.根据权利要求1所述的APT子系统，其特征在于，所述太赫兹天线阵包括：相互连接的第一波束成形网络和天线阵列，
所述第一太赫兹收发机用于将待发送的第一太赫兹波进行调制，并将调制后的第一太赫兹波发送至所述第一波束成形网络，所述第一波束成形网络用于对调制后的第一太赫兹波进行波束成形处理，并将处理后的第一太赫兹波发送至所述天线阵列；
所述天线阵列用于发送所述处理后的第一太赫兹波；
所述天线阵列还用于接收第二太赫兹波，并将所述第二太赫兹波发送至所述第一波束成形网络；
所述第一波束成形网络还用于对所述第二太赫兹波进行波束成形处理，得到处理后的第二太赫兹波，并将所述处理后的第二太赫兹波发送至所述第一太赫兹收发机；
所述第一太赫兹收发机还用于对所述处理后的第二太赫兹波进行解调处理。


3.根据权利要求2所述的APT子系统，其特征在于，
所述第一太赫兹收发机包括一个支持第一频段的太赫兹收发机，所述第一波束成形网络包括一个支持所述第一频段的波束成形网络，所述太赫兹收发机、所述波束成形网络和所述天线阵列依次连接；
所述第一控制器还用于：在捕获阶段，控制所述波束成形网络采用第一波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理；在跟踪阶段和对准阶段，控制所述波束成形网络采用第二波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理，所述第二波束宽度大于所述第一波束宽度。


4.根据权利要求2所述的APT子系统，其特征在于，
所述第一太赫兹收发机包括一个支持第二频段的太赫兹收发机和一个支持第三频段的太赫兹收发机，所述第一波束成形网络包括一个支持所述第二频段的波束成形网络和一个支持所述第三频段的波束成形网络，所述天线阵列包括一组多频天线阵列，所述支持第二频段的太赫兹收发机、支持所述第二频段的波束成形网络和所述多频天线阵列依次连接，所述支持第三频段的太赫兹收发机、支持所述第三频段的波束成形网络和所述多频天线阵列依次连接，所述第二频段的中心频率小于所述第三频段的中心频率；
所述第一控制器用于：
在粗跟踪阶段，控制所述支持第二频段的太赫兹收发机工作，所述粗跟踪阶段为所述支持第二频段的太赫兹收发机的捕获阶段开始后，所述支持第二频段的太赫兹收发机的跟踪精度满足捕获需求的阶段，或者，所述粗跟踪阶段为距离所述支持第二频段的太赫兹收发机的捕获阶段的开始时刻预设时长内的阶段；
在精跟踪阶段，控制所述支持第三频段的太赫兹收发机工作，所述精跟踪阶段为时序上与所述粗跟踪阶段相邻，且位于所述粗跟踪阶段之后的阶段。


5.根据权利要求4所述的APT子系统，其特征在于，
所述第一控制器用于：在每个所述太赫兹收发机的捕获阶段，控制与所述太赫兹收发机连接的波束成形网络采用第三波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理；在每个所述太赫兹收发机的跟踪阶段和对准阶段，控制与所述太赫兹收发机连接的波束成形网络采用第四波束宽度进行太赫兹波的波束成形处理，所述第三波束宽度大于所述第四波束宽度。


6.一种太空飞行器的通信系统，其特征在于，包括：
权利要求1至5任一所述的APT子系统；
和，通信子系统，所述通信子系统用于与所述APT子系统跟踪的另一APT子系统所在的太空飞行器的通信系统中的另一通信子系统进行通信。


7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：施学良，王斌，王俊，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44