一种双层卫星数据中继系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种双层卫星数据中继系统，它包括第一层GEO卫星中继系统和第二层低轨（Low Earth Orbit，LEO）卫星星座层；第一层GEO卫星由至少三颗GEO卫星组成，第二层LEO星座层包括至少6个星座单元；每个星座单元包括至少6颗近邻轨道卫星，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点；LEO星座层为共地面轨迹星座，且每个卫星采用地球回归轨道，即LEO星座层为“回归‑共地面轨迹”星座；LEO卫星之间形成第一激光链路；LEO卫星与GEO卫星之间形成第二激光链路、GEO卫星之间形成第三激光链路；三组激光链路组成双层卫星数据中继系统的数据中继骨干链路。双层卫星数据中继系统具有可以弥补单层GEO卫星中继系统的不足，增强系统中继能力的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双层卫星数据中继系统
本技术涉及一种数据中继卫星系统，具体是指一种具有激光链路的双层星座数据中继卫星系统。
技术介绍
随着新型对地高分辨率遥感器和新的卫星数据业务的发展，各类用户卫星的数据中继传输速率需求越来越高。星间激光通信具有高传输速率、高可靠性、抗电磁干扰等优点，还在终端体积、重量和功耗方面具有优势。因此，未来数据中继卫星系统将大范围采用基于微波与激光混合链路的数据中继卫星系统。现有技术中，由于地球同步轨道（GeosynchronousEarthOrbit，GEO）卫星轨道高，具有星间、星地传播时延大、链路传播损耗大的不足，限制了数据传输速率，且对于实时性要求高的数据传输业务服务质量不高。另外，由于激光链路的接入需要较长时间的ATP过程，此过程减少了有限的GEO链路资源数据传输时间，进一步降低了系统的中继能力。针对此问题，目前没有行之有效的解决方案。综上所述，目前缺少一种可以弥补具有激光链路的单层GEO卫星中继系统的不足，增强系统中继能力的双层卫星数据中继系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种可以弥补具有激光链路的单层GEO卫星中继系统的不足，增强系统中继能力的双层卫星数据中继系统。为解决上述技术问题，本技术提供的技术方案为：一种双层卫星数据中继系统，它包括第一层GEO卫星中继系统和第二层低轨（LowEarthOrbit，LEO）卫星星座层；所述的第一层GEO卫星由至少三颗GEO卫星组成，所述的第二层LEO星座层包括至少6个星座单元；每个星座单元包括至少6颗近邻轨道卫星，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点；LEO星座层为共地面轨迹星座，且每个卫星采用地球回归轨道，即LEO星座层为“回归-共地面轨迹”星座；所述的LEO卫星之间通过激光通信形成第一激光链路；所述的LEO卫星与GEO卫星之间通过激光通信形成第二激光链路、所述的GEO卫星之间通过激光通信形成第三激光链路；所述的第一激光链路、第二激光链路和第三激光链路组成双层卫星数据中继系统的数据中继骨干链路。作为优选，LEO星座层的卫星轨道回归周期为1/13天，即地球自转一圈卫星运转的圈数为13。作为优选，LEO星座层相同星座单元内卫星轨道升交点赤经相同，各轨道间真近点角差大于等于59.6°，小于等于63°；6个星座单元之间卫星轨道间升交点赤经差为55.384615°。采用上述结构后，本技术具有如下有益效果：由于LEO卫星建设成本较GEO低，且轨位申请较GEO容易，因此在单层GEO卫星基础上发展LEO星座作为用户星的接入节点，可实现GEO卫星与LEO卫星的优势互补，从根本上提高系统的数据中继能力。提供的LEO星座结构中，LEO星座中第2卫星单元至第5卫星单元每个LEO卫星可其与前后左右的LEO卫星建立4条稳定的激光链路，如附图3中所示。LEO星座卫星轨道回归周期为1/13天，此时轨道高度大于1200km，可覆盖大部分低轨的遥感和通信等数据用户卫星。当单层GEO卫星中继系统发展成双层卫星光网络的中继系统后，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点，系统的接入能力大幅提高。尤其是LEO卫星对数据用户星的接入可根据需要选择激光与微波混合链路接入，因此LEO星座层可完成大量用户卫星的数据汇聚，再由双层星座中继卫星系统的激光骨干链路完成数据转发，实现数据中继效率的大幅提高。此时，用户星的接入冲突降低，提高系统中继能力的另一关键是对系统的路由资源进行调度，即采用高效的路由策略实现用户星数据的可靠回传。综上所述，本技术提供了一种可以弥补单层GEO卫星中继系统的不足，增强系统中继能力的具有激光链路的双层卫星数据中继系统。附图说明图1是本技术中双层卫星数据中继系统的结构示意图。图2是本技术中双层卫星数据中继系统的具体实施示意图。图3是本技术在具体实施时LEO光网络逻辑联结关系示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。结合附图1到附图3，一种双层卫星数据中继系统，它包括第一层GEO卫星中继系统和第二层低轨（LowEarthOrbit，LEO）卫星星座层；所述的第一层GEO卫星由至少三颗GEO卫星组成，所述的第二层LEO星座层包括至少6个星座单元；每个星座单元包括至少6颗近邻轨道卫星，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点；LEO星座层为共地面轨迹星座，且每个卫星采用地球回归轨道，即LEO星座层为“回归-共地面轨迹”星座；所述的LEO卫星之间通过激光通信形成第一激光链路；所述的LEO卫星与GEO卫星之间通过激光通信形成第二激光链路、所述的GEO卫星之间通过激光通信形成第三激光链路；所述的第一激光链路、第二激光链路和第三激光链路组成双层卫星数据中继系统的数据中继骨干链路。作为优选，LEO星座层的卫星轨道回归周期为1/13天，即地球自转一圈卫星运转的圈数为13。作为优选，LEO星座层相同星座单元内卫星轨道升交点赤经相同，各轨道间真近点角差大于等于59.6°，小于等于63°；6个星座单元之间卫星轨道间升交点赤经差为55.384615°。采用上述结构后，本技术具有如下有益效果：由于LEO卫星建设成本较GEO低，且轨位申请较GEO容易，因此在单层GEO卫星基础上发展LEO星座作为用户星的接入节点，可实现GEO卫星与LEO卫星的优势互补，从根本上提高系统的数据中继能力。提供的LEO星座结构中，LEO星座中第2卫星单元至第5卫星单元每个LEO卫星可其与前后左右的LEO卫星建立4条稳定的激光链路，如附图3中所示。LEO星座卫星轨道回归周期为1/13天，此时轨道高度大于1200km，可覆盖大部分低轨的遥感和通信等数据用户卫星。当单层GEO卫星中继系统发展成双层卫星光网络的中继系统后，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点，系统的接入能力大幅提高。尤其是LEO卫星对数据用户星的接入可根据需要选择激光与微波混合链路接入，因此LEO星座层可完成大量用户卫星的数据汇聚，再由双层星座中继卫星系统的激光骨干链路完成数据转发，实现数据中继效率的大幅提高。此时，用户星的接入冲突降低，提高系统中继能力的另一关键是对系统的路由资源进行调度，即采用高效的路由策略实现用户星数据的可靠回传。综上所述，本技术提供了一种可以弥补单层GEO卫星中继系统的不足，增强系统中继能力的具有激光链路的双层卫星数据中继系统。具体实施时，GEO卫星轨位根据可申请到的轨位设置，数量至少三颗卫星以上，且能实现全球覆盖；LEO星座层卫星轨道倾角相同，具体角度选择根据本土可建设地面站的位置而设置，要求能实现LEO卫星与本土地面站的稳定激光通信，即要求地面站光通信终端对LEO卫星通信的仰角要求不低于30°。同时系统需要结合调度算法一起使用，算法有很多种，业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层卫星数据中继系统，其特征在于：它包括第一层GEO卫星中继系统和第二层低轨（Low Earth Orbit，LEO）卫星星座层；所述的第一层GEO卫星由至少三颗GEO卫星组成，所述的第二层低轨（Low Earth Orbit，LEO）卫星星座层包括至少6个星座单元；每个星座单元包括至少6颗近邻轨道卫星，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点；LEO星座层为共地面轨迹星座，且每个卫星采用地球回归轨道，即LEO星座层为“回归-共地面轨迹”星座；所述的LEO卫星之间通过激光通信形成第一激光链路；所述的LEO卫星与GEO卫星之间通过激光通信形成第二激光链路、所述的GEO卫星之间通过激光通信形成第三激光链路；所述的第一激光链路、第二激光链路和第三激光链路组成双层卫星数据中继系统的数据中继骨干链路。/n

【技术特征摘要】
1.一种双层卫星数据中继系统，其特征在于：它包括第一层GEO卫星中继系统和第二层低轨（LowEarthOrbit，LEO）卫星星座层；所述的第一层GEO卫星由至少三颗GEO卫星组成，所述的第二层低轨（LowEarthOrbit，LEO）卫星星座层包括至少6个星座单元；每个星座单元包括至少6颗近邻轨道卫星，每个GEO和LEO卫星即是数据包的转发节点，又是用户星的接入节点；LEO星座层为共地面轨迹星座，且每个卫星采用地球回归轨道，即LEO星座层为“回归-共地面轨迹”星座；所述的LEO卫星之间通过激光通信形成第一激光链路；所述的LEO卫星与GEO卫星之间通过激光通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卫虎，李卫，荆锋，计竞舟，东晨，夏贵进，张亚妮，冉金志，林初善，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43