低轨科学卫星全球捷联系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种低轨科学卫星全球捷联系统及方法，包括：科学卫星搭载星载短报文终端，星载短报文终端具有收发一体功能；导航卫星通过北斗短报文星间链路与星载短报文终端进行信息交互，以执行科学卫星观测事件应急信息快速下发给导航地面控制中心，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至科学卫星；导航地面控制中心通过北斗短报文星间链路与导航卫星进行信息交互，以执行将科学卫星观测事件应急信息发送至地面科学应用及支撑系统，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至导航卫星；地面科学应用及支撑系统根据科学卫星观测事件应急信息形成发布信息、科学产品及后随观测信息中的一项或多项，以及收集科学卫星应急数据指令。

【技术实现步骤摘要】
低轨科学卫星全球捷联系统及方法
本专利技术涉及北斗卫星
，特别涉及一种低轨科学卫星全球捷联系统及方法。
技术介绍
空间科学卫星由于其目标探测的全天域与实时响应要求，需要具备境内地面站之间准实时的上下行链路，以便将探测到的目标位置等信息传回地面，并采取相应的后随动作。以美国宇航局(NASA)最著名的科学卫星SWIFT为例。SWIFT是NASA迄今为止，科学产出最高的科学卫星之一，全称为伽玛暴快速反应探测器(SWIFT)，是一颗专门用于观测伽马暴的卫星，拥有伽马射线、X射线、紫外线以及可见光多个波段的观测能力。除了它具备精密的天文载荷之外，中继卫星对它的通信支持也功不可没。当SWIFT上面的伽马探测器检测到天体上一个爆发源(爆发源的种类很多，持续时间也从数秒到数周不等，但是大部分源是瞬态的)，它需要尽可能快的通知到地面的科学装置，特别是光学天文台，引导后随的天文台进行多普段的观测，天文上称这种工作模式为Alert后随观测信息下发。SWIFT发现目标后，通过中继星反向链路快速将目标的赤经赤纬信息下发到地面。NASA为了这部分科学产出，动用了中继卫星的资源，也获得了极大的产出，据不完全统计SWIFT相关科学团队一年可产出上百篇SCI文章，为人类的天文研究做出了巨大的贡献。以2017年轰动性的GW170817引力波事件为例。2017年8月17日，LIGO和VIRGO共同探测到的引力波事件GW170817，这是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的引力波事件。随后的几秒之内，美国宇航局Fermi伽玛射线卫星和欧洲INTEGRAL卫星都探测到了一个极弱的短时伽玛射线暴GRB170817A。全球有几十台天文设备对GW170817开展了后随观测，确定这次的引力波事件发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC4993的星系中，由两个中子星合并产生的引力波信号，同时伴随着引力波电磁对应体的产生，验证了科学家之前的猜想。这个重大发现的起源是什么？是fermi卫星的伽马爆探测器探测到了一个高能的信号，fermi卫星通过NASA的中继星快速的将这个信号发到地面科学系统，从而引导全球几十台天文设备对GW170817开展了后随观测，并通知LIGO和VIRGO对这个天区的数据进行重点解析，据此产出了重大科学发现。同样地，天文卫星的上行通信需求也是极其重要。当SWIFT的信息下发后，在天文数据网会开始广播，除了地面的科学装置以外，其他在轨的天文卫星也会有参与一起协同观测的需求；或者是地面的科学装置发现的目标，需要在轨天文卫星协同观测。这样就需要快速的上行通信链路需求，天文界称之为Targetofopportunity。SWIFT通过中继卫星的前向链路实现快速的上行观测需求上注，从上行数据中获取目标的方位，自主控制载荷指向所需观测的天区。NASA采用中继星的方案实现快速上下行，但需要占用大量的中继信道资源。因为必须在7*24Hr的情况下，有中继星跟踪SWIFT或者Fermi卫星，而实际传输的数据其实非常的小，天体信息基本在几十个字节左右。由于我国的中继卫星资源有限，目前的使用都是提前预约式，需提前一周制定使用计划，而爆发源的产生和探测是未知和随机的，无法采用中继卫星做快速通信方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低轨科学卫星全球捷联系统及方法，以解决现有的中继卫星资源有限导致无法采用中继卫星做快速通信方案的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种低轨科学卫星全球捷联系统，包括：科学卫星，被配置为搭载星载短报文终端，所述星载短报文终端具有收发一体功能；导航卫星，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述星载短报文终端进行信息交互，以执行所述科学卫星观测事件应急信息快速下发给导航地面控制中心，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至所述科学卫星；导航地面控制中心，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述导航卫星进行信息交互，以执行将所述科学卫星观测事件应急信息发送至地面科学应用及支撑系统，和/或执行将所述科学卫星应急数据指令的数据上注至所述导航卫星；地面科学应用及支撑系统，被配置为根据所述科学卫星观测事件应急信息形成发布信息、科学产品及后随观测信息中的一项或多项，以及收集所述科学卫星应急数据指令。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述导航卫星包括5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星、以及14颗北斗全球系统卫星；所述5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星及14颗北斗全球系统卫星均具备短报文通信功能；所述5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星的轨位分别为：58.75E度、80E度、110.5E度、140E度及160E度。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述低轨科学卫星全球捷联系统还包括S波段地面站，所述S波段地面站与所述科学卫星进行遥测遥控通信；所述S波段地面站向所述地面科学应用及支撑系统发送所述遥测遥控数据；所述S波段地面站还接收所述导航地面控制中心发出的所述科学卫星观测事件应急信息；所述地面科学应用及支撑系统通过所述S波段地面站向所述导航地面控制中心发送所述科学卫星应急数据指令的数据。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述低轨科学卫星全球捷联系统还包括X波段数传地面站；所述X波段数传地面站接收所述科学卫星发出的X波段原始数据；所述X波段数传地面站向所述地面科学应用及支撑系统发送所述X波段原始数据。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述科学卫星包括爱因斯坦探针卫星、先进太阳天文台卫星、全球水循环观测卫星、磁层-电离层综合星座及引力波暴高能电磁对应体全天监测器中的一个或多个。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述科学卫星为低轨道卫星。可选的，在所述的低轨科学卫星全球捷联系统中，所述科学卫星首先对获得的监测数据进行预处理，根据指令或预先计划定时传送给星载北斗短报文系统；所述星载北斗短报文系统遵照北斗终端通信协议，将接收的数据转换成北斗终端能够识别的通信申请数据格式，然后通过串行口将转换后的数据传送至区域系统的短报文通信模块；所述短报文通信模块将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过固态功放和天线发射，经由所述导航卫星转发入站；所述导航地面控制中心接收到通信申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经所述导航卫星广播给所述地面科学应用及支撑系统；所述地面科学应用及支撑系统接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通信。本专利技术还提供一种低轨科学卫星全球捷联方法，包括：科学卫星搭载星载短报文终端，所述星载短报文终端具有收发一体功能；导航卫星通过北斗短报文星间链路与所述星载短报文终端进行信息交互，以执行所述科学卫星观测事件应急信息快速下发给导航地面控制中心，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至所述科学卫星；导航地面控制中心通过北斗短报文星间链路与所述导航卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低轨科学卫星全球捷联系统，其特征在于，包括：/n科学卫星，被配置为搭载星载短报文终端，所述星载短报文终端具有收发一体功能；/n导航卫星，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述星载短报文终端进行信息交互，以执行所述科学卫星观测事件应急信息快速下发给导航地面控制中心，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至所述科学卫星；/n导航地面控制中心，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述导航卫星进行信息交互，以执行将所述科学卫星观测事件应急信息发送至地面科学应用及支撑系统，和/或执行将所述科学卫星应急数据指令的数据上注至所述导航卫星；/n地面科学应用及支撑系统，被配置为根据所述科学卫星观测事件应急信息形成发布信息、科学产品及后随观测信息中的一项或多项，以及收集所述科学卫星应急数据指令。/n

【技术特征摘要】
1.一种低轨科学卫星全球捷联系统，其特征在于，包括：
科学卫星，被配置为搭载星载短报文终端，所述星载短报文终端具有收发一体功能；
导航卫星，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述星载短报文终端进行信息交互，以执行所述科学卫星观测事件应急信息快速下发给导航地面控制中心，和/或执行将科学卫星应急数据指令的数据上注至所述科学卫星；
导航地面控制中心，被配置为通过北斗短报文星间链路与所述导航卫星进行信息交互，以执行将所述科学卫星观测事件应急信息发送至地面科学应用及支撑系统，和/或执行将所述科学卫星应急数据指令的数据上注至所述导航卫星；
地面科学应用及支撑系统，被配置为根据所述科学卫星观测事件应急信息形成发布信息、科学产品及后随观测信息中的一项或多项，以及收集所述科学卫星应急数据指令。


2.如权利要求1所述的低轨科学卫星全球捷联系统，其特征在于，所述导航卫星包括5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星、以及14颗北斗全球系统卫星；
所述5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星及14颗北斗全球系统卫星均具备短报文通信功能；
所述5颗北斗三号地球静止轨道GEO卫星的轨位分别为：58.75E度、80E度、110.5E度、140E度及160E度。


3.如权利要求1所述的低轨科学卫星全球捷联系统，其特征在于，所述低轨科学卫星全球捷联系统还包括S波段地面站，
所述S波段地面站与所述科学卫星进行遥测遥控通信；
所述S波段地面站向所述地面科学应用及支撑系统发送所述遥测遥控数据；
所述S波段地面站还接收所述导航地面控制中心发出的所述科学卫星观测事件应急信息；
所述地面科学应用及支撑系统通过所述S波段地面站向所述导航地面控制中心发送所述科学卫星应急数据指令的数据。


4.如权利要求1所述的低轨科学卫星全球捷联系统，其特征在于，所述低轨科学卫星全球捷联系统还包括X波段数传地面站；
所述X波段数传地面站接收所述科学卫星发出的X波段原始数据；
所述X波段数传地面站...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋虎，邓雷，陈雯，蔡志鸣，余金培，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31