分散式卫星星座制造技术

本发明专利技术公开了用于支持分散式卫星星座的系统和方法。网关卫星可使用第一通信协议来路由往返辅助卫星的通信。所述辅助卫星可与该网关卫星发生轨道耦合并且可配备有提供相应功能的相应有效载荷类型。所述辅助卫星还可使用彼此不同并与该第一通信协议不同的相应通信协议。路由往返辅助卫星的通信可包括在多个辅助卫星之间中继通信。在辅助卫星之间中继通信可包括在多个网关卫星之间中继通信。路由往返辅助卫星的通信还可包括在商业卫星与辅助卫星之间中继通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分散式卫星星座
技术介绍
下文整体涉及卫星通信，并且更具体地涉及使用分散式卫星星座。当前绕地球运行的卫星共同向用户设备提供多种多样的功能(例如，通信服务、影像服务、定位服务、导航服务、计时服务等)。当前部署的卫星子组可各自提供大量功能，而其他部署的卫星可各自提供少量功能(例如，一个功能)。在一些情况下，提供大量功能的卫星可比提供少量功能的卫星更昂贵、复杂且更大。为了降低制造和部署成本，卫星运营商可发射各自被配置为提供少量功能的一个或多个专用卫星。在一些情况下，专用卫星可使用不同通信协议并且包括支持与其他专用卫星不同的通信方案的无线电部件。因此，专用卫星可能不能彼此通信，并且用户设备在未被配置为包括支持多个专用卫星各自的通信协议和方案的无线电部件的情况下可能不能与多个专用卫星通信。
技术实现思路
所述技术涉及支持分散式卫星星座的改进方法、系统、设备和装置。网关卫星可与各自提供有限数量的功能的一个或多个专用卫星(其也可称为“战术数据链(TDL)卫星”或“辅助卫星”)发生轨道耦合。网关卫星可被配置为在该一个或多个专用卫星之间路由通信。因此，网关卫星可扩展专用卫星的能力以与其他专用卫星所提供的附加功能联网，从而为用户设备提供对可能与用户设备所支持的通信不兼容的附加装备和/或通信链路的访问。网关卫星可被进一步配置为在该一个或多个专用卫星和其他卫星(例如，其他网关卫星、商业通信卫星)之间路由通信。因此，被配置用于商业网络的用户设备可通过网关卫星访问专用卫星。在一些情况下，另一个网关卫星可与另一组一个或多个专用卫星发生轨道耦合。并且这些网关卫星可被配置为通过在这些网关卫星之间中继通信来在与第一网关卫星发生轨道耦合的第一组一个或多个专用卫星和与另一网关卫星发生轨道耦合的另一组一个或多个专用卫星之间路由通信。因此，用户设备可通过一个或多个网关卫星或其他卫星到达位于与用户设备不同的覆盖区域内的其他用户设备。附图说明图1示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的卫星通信系统的示例。图2示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的卫星通信子系统的各方面。图3和图4示出了如本文所公开的支持和利用分散式卫星星座的过程的各方面。图5示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的卫星通信子系统的各方面。图6至图8示出了如本文所公开的支持和利用分散式卫星星座的过程的各方面。图9示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的卫星通信子系统的各方面。图10和图11示出了如本文所公开的支持和利用分散式卫星星座的过程的各方面。图12示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的卫星控制器的框图。图13示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的示例性网关卫星的框图。图14示出了如本文所公开的支持分散式卫星星座的示例性辅助卫星的框图。图15和图16示出了流程图，这些流程图示出了如本文所公开的支持从主节点链路故障中恢复的方法。具体实施方式卫星通信系统可包括各自向连接的用户设备提供不同但有限(例如，一个)的功能(或能力)的卫星(其也可称为“战术数据链(TDL)卫星”)。在一些情况下，不同TDL卫星可被配置有支持相应功能和/或用于满足TDL卫星的相应任务目标的不同有效载荷类型。例如，一个TDL卫星可配备有提供单个能力的单种有效载荷类型，并且另一个TDL卫星可配备有提供不同能力的不同有效载荷类型。在一些情况下，TDL卫星还可使用彼此不同的通信协议。为了使用户设备能够访问多个TDL卫星所提供的多个功能，用户设备可被配置有用于执行多个通信协议的指令和/或被配置有多组无线电装备以支持与多个TDL卫星的通信。但将用户设备配置为支持与多个TDL卫星的通信可增加用户设备的成本和/或复杂性。另外，在一些情况下，可因TDL卫星之间的干扰或给定TDL卫星缺乏可用性而阻止与多个TDL卫星的并发通信。另选地，为了向用户设备提供多个功能，可将包括更多功能的卫星安装到轨道中。但将卫星配置为提供更多功能可增加卫星的成本、复杂性和/或大小。另外，在一些情况下，可因功率限制或用于支持不同功能的信令之间的干扰而阻止卫星提供并发功能。此外，安装更高复杂性的卫星可能使用户设备不能够利用已经安装在轨道中的现有TDL卫星。为了增加可供用户设备使用的功能的数量而不增加或最低限度增加用户设备和卫星的成本、复杂性和/或大小，如本文所述的分散式卫星星座可包括在(不能彼此通信的)辅助卫星之间路由通信的网关卫星。辅助卫星可为功能有限或专用的卫星。在一些情况下，辅助卫星可包括现有或新发射的TDL卫星。在一些情况下，网关卫星可与一个或多个辅助卫星发生轨道耦合(或共轨)。即，网关卫星和辅助卫星可以以协调的方式绕轨道运行，使得网关卫星和辅助卫星可保持在整个轨道中的彼此直接通信范围内。例如，网关卫星和辅助卫星可以以一定方式绕轨道运行，使得保持小于1km、小于10km、小于100km、小于1,000km的卫星之间的距离或用于卫星之间的通信的通信协议可有效地操作的某个其他范围。在一些示例中，网关卫星可被配置为将从一个辅助卫星接收的通信路由到另一个辅助卫星。例如，辅助卫星可将从用户设备接收的通信中继到网关卫星，并且网关卫星可将该通信路由到另一个辅助卫星。在一些情况下，辅助卫星可以使用辅助卫星的功能生成的信息对该通信作出响应。在一些情况下，辅助卫星可将该通信中继到使用与用户设备不同的通信协议的另一个用户设备。通过在辅助卫星之间路由通信，用户设备可获得对辅助卫星所提供的功能(例如，其他有效载荷类型)的访问，而用户设备原本不可访问这些功能—例如，如果辅助卫星使用与用户设备不同的通信协议。另外，通过在辅助卫星之间路由通信，用户设备可与使用与用户设备不同的通信协议的其他用户设备连接。附加地或另选地，网关卫星可被配置为在商业卫星与辅助卫星之间中继通信。例如，网关卫星可从商业卫星接收预期用于辅助卫星的通信并且可将该通信中继到辅助卫星。辅助卫星可对该通信作出响应或将该通信中继到连接的用户设备。通过将网关卫星配置为在辅助卫星与商业卫星之间中继通信，未被配置为在商业网络上通信的用户设备和辅助卫星可连接到商业网络并且可访问商业网络。另外，可使被配置用于商业网络的用户设备能够访问辅助卫星的功能，而该用户设备和/或未被配置为与该用户设备直接通信的用户设备原本不可访问这些功能。在一些示例中，另一个网关卫星可与一个或多个附加辅助卫星发生轨道耦合。在一些情况下，被配置为在辅助卫星之间路由通信的网关卫星可被进一步配置为在网关卫星之间中继通信。例如，从辅助卫星接收预期用于与另一个网关卫星发生轨道耦合的另一个辅助卫星(例如，由另一辅助卫星服务的用户)的通信的网关卫星可将该通信中继到另一网关卫星。然后另一网关卫星可例如使用上文所讨论的技术和本文所讨论的对应技术将该通信中继到预期辅助卫星。通过部署多个网关卫星，可将用户设备的通信范围扩展到其他覆盖区域以便与使用与该用户设备相同和/或不同的通信协议的用户设备进行通信。另外，可使用户设备能够访问由覆盖其他覆盖区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统(100)，所述系统包括：/n第一网关卫星(105,205,505)，所述第一网关卫星具有第一轨道并且使用第一通信协议为与所述第一网关卫星(105,205,505)发生轨道耦合的多个辅助卫星提供星簇内通信链路(140,245,570)；/n所述多个辅助卫星中的第一辅助卫星(110,210,515)，所述第一辅助卫星被配置为使用所述第一通信协议来与所述第一网关卫星(105,205,505)通信，其中所述第一辅助卫星(110,210,515)包括第一有效载荷类型；和/n所述多个辅助卫星中的第二辅助卫星(110,215,520)，所述第二辅助卫星被配置为使用所述第一通信协议来与所述第一网关卫星通信，其中所述第二辅助卫星(110,215,520)包括与所述第一有效载荷类型不同的第二有效载荷类型，/n其中所述第一网关卫星(105,205,505)使用所述第一通信协议为所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)路由通信。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181119 US 62/769,1681.一种系统(100)，所述系统包括：
第一网关卫星(105,205,505)，所述第一网关卫星具有第一轨道并且使用第一通信协议为与所述第一网关卫星(105,205,505)发生轨道耦合的多个辅助卫星提供星簇内通信链路(140,245,570)；
所述多个辅助卫星中的第一辅助卫星(110,210,515)，所述第一辅助卫星被配置为使用所述第一通信协议来与所述第一网关卫星(105,205,505)通信，其中所述第一辅助卫星(110,210,515)包括第一有效载荷类型；和
所述多个辅助卫星中的第二辅助卫星(110,215,520)，所述第二辅助卫星被配置为使用所述第一通信协议来与所述第一网关卫星通信，其中所述第二辅助卫星(110,215,520)包括与所述第一有效载荷类型不同的第二有效载荷类型，
其中所述第一网关卫星(105,205,505)使用所述第一通信协议为所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)路由通信。


2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
第二网关卫星(105,510)，所述第二网关卫星具有第二轨道并且使用所述第一通信协议为与所述第二网关卫星(105,510)发生轨道耦合的不同多个辅助卫星提供星簇内通信链路(140,575)，
其中所述第一网关卫星(105,205,505)经由所述第二网关卫星(105,510)为所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)路由所述通信。


3.根据权利要求2所述的系统，所述系统还包括：
所述不同多个卫星中的第三辅助卫星(110,220,525)，所述第三辅助卫星在轨道上被配置为使用所述第一通信协议来与所述第二网关卫星(105,510)通信，其中所述第三辅助卫星(110,220,525)包括第三有效载荷类型；并且
其中所述第一网关卫星(105,205,505)经由所述第二网关卫星(105,510)在所述第一辅助卫星(110,210,515)与所述第三辅助卫星(110,220,525)之间路由通信。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述第一有效载荷类型根据第二通信协议为航空设备(120,230,545)、地面设备(120,225,535)或两者提供第一通信服务。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述第二有效载荷类型根据第三通信协议为所述航空设备(120,230,545)、所述地面设备(120,225,535)或两者提供第二通信服务，并且其中所述第一网关卫星(105,205,505)使用所述第一通信协议在所述第一辅助卫星(110,210,515)与所述第二辅助卫星(110,215,520)之间路由所述通信。


6.根据权利要求5所述的系统，其中：
所述第二通信协议与第一频率范围相关联；并且
所述第三通信协议与第二频率范围相关联。


7.根据权利要求5所述的系统，其中：
所述第二通信协议与第一分包方案、第一密码方案和第一编码方案相关联；
所述第三通信协议与第二分包方案、第二密码方案和第二编码方案相关联；并且
所述第一网关卫星(105,205,505)在所述第一分包方案、所述第一密码方案或所述第一编码方案中的至少一者与所述第二分包方案、所述第二密码方案或所述第二编码方案中的对应一者之间转换以便为所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)路由所述通信。


8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述第二有效载荷类型被配置为使用第一传感器类型来收集信息，并且其中所述第二辅助卫星(110,215,520)使用所述第一通信协议来与所述第一网关卫星(105,205,505)传送所述信息。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述第一网关卫星(105,205,505)在所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)与具有第二轨道的商业通信卫星(115,920)之间路由所述通信。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述第一网关卫星(110,210,515)使用所述第一通信协议经由全向天线来与所述第一辅助卫星(110,215,520)和所述第二辅助卫星(110,215,520)通信。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中在所述第一网关卫星(105,205,505)安装在所述第一轨道中之后所述第一辅助卫星(110,210,515)或所述第二辅助卫星(110,215,520)中的至少一者与所述第一网关卫星(105,205,505)发生轨道耦合。


12.一种在第一网关卫星(105,205,505)处的方法，所述第一网关卫星具有第一轨道并且使用第一通信协议为与所述第一网关卫星(105,205,505)发生轨道耦合的多个辅助卫星提供星簇内通信链路(140,245,570)，所述方法包括：
使用所述第一通信协议从所述多个辅助卫星中的包括第一有效载荷类型的第一辅助卫星(110,210,515)接收通信；
从多个目的节点之中选择用于路由所述通信的目的节点，所述多个目的节点包括所述多个辅助卫星中的包括第二有效载荷类型的第二辅助卫星(110,215,520)、具有第二轨道的第二网关卫星(105,510)以及具有第三轨道的商业通信卫星(115,920)；以及
将与所述通信相关联的信息传输到所述目的节点。


13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
至少部分地基于所述接收来确定对访问所述第二有效载荷类型的请求包括在所述通信中，
其中选择所述目的节点包括至少部分地基于所述确定来选择所述第二辅助卫星(110,215,520)。


14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
响应于所传输的信息而使用所述第一通信协议从所述第二辅助卫星(110,215,520)接收与所述第二有效载荷类型相关联的第二通信。


15.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
至少部分地基于所述接收来确定对访问与所述第二网关卫星(105,510)发生轨道耦合的第三辅助卫星(110,220,525)的第三有效载荷类型的请求包括在所述通信中，
其中选择所述目的节点包括至少部分地基于所述确定来选择所述第二网关卫星(105,510)。


16.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
至少部分地基于所述接收来确定所述通信指向由所述第二辅助卫星(110,215,520)提供通信服务的设备(120,230,545)，
其中选择所述目的节点包括至少部分地基于所述确定来选择所述第二辅助卫星(110,215,520)。


17.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
至少部分地基于所述接收来确定所述通信指向由与所述第二网关卫星(105,510)发生轨道耦合的第三辅助卫星(110,520,525)提供通信服务的设备(120,540,545)，
其中选择所述目的节点包括至少部分地基于所述确定来选择所述第二网关卫星(105,510)。


18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其中所述第一辅助卫星(110...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·D·格林尼奇，C·A·米勒，
申请(专利权)人：维尔塞特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US