航天器返回搜寻定位系统及搜寻定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种航天器返回搜寻定位系统及搜寻定位方法。该系统包括：平流层飞艇、多个Lora定位终端、艇载Lora物联网网关终端和指挥中心接收站，其中：Lora定位终端分别安装在航天器返回舱上和搜寻队员身上，获取航天器返回舱和搜寻队员的位置信息并将位置信息发送给艇载Lora物联网网关终端；平流层飞艇布置在航天器预定返回区域上空；艇载Lora物联网网关终端安装在平流层飞艇上，接收来自Lora定位终端的位置信息并将位置信息发送给指挥中心接收站；指挥中心接收站放置于地面指挥中心，接收艇载Lora物联网网关终端发回的位置信息。该系统在平流层飞艇上搭载Lora网关终端，采用Lora调制方式传输信息，有效减小发射功率，利于定位终端的小型化和便携式设计。于定位终端的小型化和便携式设计。于定位终端的小型化和便携式设计。

【技术实现步骤摘要】
航天器返回搜寻定位系统及搜寻定位方法


[0001]本专利技术涉及航天器及物联网
，尤其涉及一种航天器返回搜寻定位系统及航天器返回搜寻定位方法。

技术介绍

[0002]航天器返回搜寻定位是探月工程、载人等航天任务的重要组成部分，航天器返回搜寻定位能力事关航天设备、航天员的生命安全。随着航天事业的发展，未来高密度的航天器返回将成为常态。
[0003]然而，现有的返回舱搜寻定位通常是以空地协同搜索完成，以空中搜索为主，地面搜索为辅。返回舱采用了243MHz和406MHz的国际救援信标，依托国际救援组织的全球卫星搜救系统COSPAS/SARSAT收集信标信号，而后将定位结果传输给低极轨道搜救任务控制中心CNMCC，再由CNMCC发送给搜索指挥中心，搜索指挥中心再将返回舱位置信息传送给一线搜索人员，信息传输链路冗长，传输环节复杂，导致可靠性和时效性较差。另外，COSPAS/SARSAT属于国外管理的卫星系统，我国没有自主可控能力。除了卫星搜救手段外，现场搜救直升机还携带了超短波定向仪，可以接收243MHz和406MHz信标信号，但接收范围有限，通常需要多架直升机参与搜寻任务，分布在不同的区域展开搜索，实现对搜救区域的覆盖，这种通过定向方式得到的定位结果精度不高。
[0004]为解决上述问题，专利申请号为2020102363382的中国专利技术专利申请“基于Lora技术的天基搜救系统”提出了一种基于Lora技术的天基搜救系统，将Lora搜救网关安装在低轨卫星上，采用低轨卫星作为中转卫星可有效提高响应时间，降低地面终端发射功率。但低轨卫星需要发射多颗卫星构建成星座，才能实现对某一位置的实时覆盖，布设时间长，卫星发射成本高。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中存在的技术问题，在本专利技术的一个方面，提供了一种航天器返回搜寻定位系统，所述搜寻定位系统包括：平流层飞艇、多个Lora定位终端、艇载Lora物联网网关终端和指挥中心接收站，其中：
[0006]所述多个Lora定位终端分别安装在航天器返回舱上和搜寻队员身上，获取航天器返回舱和搜寻队员的位置信息并将所述位置信息发送给艇载Lora物联网网关终端；
[0007]所述平流层飞艇布置在航天器预定返回区域上空，搭载艇载Lora物联网网关终端；
[0008]所述艇载Lora物联网网关终端安装在平流层飞艇上，接收来自Lora定位终端的所述位置信息并将所述位置信息发送给指挥中心接收站；
[0009]所述指挥中心接收站放置于地面指挥中心，接收艇载Lora物联网网关终端发回的所述位置信息。
[0010]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述平流层飞艇悬浮于平流层高
空，距离地面高度大于25千米，驻空续航时间不少于7天。
[0011]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，安装在搜寻队员身上的Lora定位终端增设有液晶显示屏和按键，并制作为可穿戴便携式终端。
[0012]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述Lora定位终端包括主处理器控制模块、GPS/BD多模定位模块、Lora远距离无线通信模块、传感器模块、存储模块和电源管理模块，其中，所述主处理器控制模块对所述GPS/BD多模定位模块、所述Lora远距离无线通信模块、所述传感器模块、所述存储模块和所述电源管理模块进行控制；所述GPS/BD多模定位模块获取航天器返回舱和搜寻队员的实时位置信息；所述传感器模块获取航天器预定返回区域内的气压和温度传感信息；所述Lora远距离无线通信模块采用Lora调制方式向艇载Lora物联网网关终端发送所述位置信息和所述传感信息；所述存储模块在本地存储所述位置信息和所述传感信息；所述电源管理模块为所述Lora定位终端提供电源。
[0013]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述Lora远距离无线通信模块采用的发射天线为全向天线。
[0014]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述艇载Lora物联网网关终端包括Lora物联网网关模块和定向传输模块，其中：
[0015]所述Lora物联网网关模块包括Lora物联网网关天线和Lora物联网网关处理器，所述Lora物联网网关天线在平流层飞艇上对地安装，采用宽波束天线，波束宽度覆盖航天器预定返回区域，接收Lora定位终端的Lora远距离无线通信模块通过Lora调制方式发送的信息，并将信息发送到Lora物联网网关处理器；所述Lora物联网网关处理器将Lora物联网网关天线发送的来自Lora定位终端的信息解调并发送给所述定向传输模块；
[0016]所述定向传输模块包括定向调制模块和定向发送天线，所述定向调制模块将来自Lora物联网网关处理器的信息进行调制并发送给定向发送天线；所述定向发送天线采用窄波束反射面定向天线，波束方向指向指挥中心接收站，将信号定向传输给指挥中心接收站。
[0017]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述Lora物联网网关模块和所述定向传输模块通过串行外设接口连接。
[0018]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位系统中，所述Lora物联网网关天线的波束宽度为120
°
，所述定向发送天线的波束宽度为15
°
。
[0019]为解决上述现有技术中存在的技术问题，在本专利技术的另一个方面，提供了一种利用上述航天器返回搜寻定位系统实施的航天器返回搜寻定位方法，所述搜寻定位方法包括：
[0020]步骤1：航天器返回前，将平流层飞艇安置于航天器预定返回区域上空，平流层飞艇的布设位置按照平流层飞艇的经纬度坐标(E0,N0,h0)确定；
[0021]步骤2：根据平流层飞艇的经纬度坐标(E0,N0,h0)和指挥中心接收站的经纬度坐标(E
s
,N
s
,h
s
)，调整艇载Lora物联网网关终端中定向传输模块的定向发送天线的指向(α,β)，以将定向发送天线指向指挥中心接收站；
[0022]步骤3：Lora定位终端根据Lora定位终端的经纬度坐标(E
u
,N
u
,h
u
)和平流层飞艇的经纬度坐标(E0,N0,h0)，确定Lora定位终端的发射功率；
[0023]步骤4：Lora定位终端将航天器返回舱和搜寻队员的位置信息通过Lora调制方式发送给艇载Lora物联网网关终端；
[0024]步骤5：Lora物联网网关终端接收来自Lora定位终端的信息并发送至指挥中心接收站；
[0025]步骤6：地面指挥中心根据航天器返回舱和搜寻队员的位置信息确定航天器返回舱和搜寻队员之间的相对位置，并将相对位置信息发送给搜寻队员以进行航天器返回舱的搜寻；
[0026]步骤7：航天器返回舱搜寻完成后，回收平流层飞艇。
[0027]进一步地，在上述航天器返回搜寻定位方法中，步骤3中的确定Lora定位终端的发射功率包括：
[0028](1)根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，所述搜寻定位系统包括：平流层飞艇、多个Lora定位终端、艇载Lora物联网网关终端和指挥中心接收站，其中：所述多个Lora定位终端分别安装在航天器返回舱上和搜寻队员身上，获取航天器返回舱和搜寻队员的位置信息并将所述位置信息发送给艇载Lora物联网网关终端；所述平流层飞艇布置在航天器预定返回区域上空，搭载艇载Lora物联网网关终端；所述艇载Lora物联网网关终端安装在平流层飞艇上，接收来自Lora定位终端的所述位置信息并将所述位置信息发送给指挥中心接收站；所述指挥中心接收站放置于地面指挥中心，接收艇载Lora物联网网关终端发回的所述位置信息。2.根据权利要求1所述的航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，所述平流层飞艇悬浮于平流层高空，距离地面高度大于25千米，驻空续航时间不少于7天。3.根据权利要求1所述的航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，安装在搜寻队员身上的Lora定位终端增设有液晶显示屏和按键，并制作为可穿戴便携式终端。4.根据权利要求1所述的航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，所述Lora定位终端包括主处理器控制模块、GPS/BD多模定位模块、Lora远距离无线通信模块、传感器模块、存储模块和电源管理模块，其中，所述主处理器控制模块对所述GPS/BD多模定位模块、所述Lora远距离无线通信模块、所述传感器模块、所述存储模块和所述电源管理模块进行控制；所述GPS/BD多模定位模块获取航天器返回舱和搜寻队员的实时位置信息；所述传感器模块获取航天器预定返回区域内的气压和温度传感信息；所述Lora远距离无线通信模块采用Lora调制方式向艇载Lora物联网网关终端发送所述位置信息和所述传感信息；所述存储模块在本地存储所述位置信息和所述传感信息；所述电源管理模块为所述Lora定位终端提供电源。5.根据权利要求4所述的航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，所述Lora远距离无线通信模块采用的发射天线为全向天线。6.根据权利要求5所述的航天器返回搜寻定位系统，其特征在于，所述艇载Lora物联网网关终端包括Lora物联网网关模块和定向传输模块，其中：所述Lora物联网网关模块包括Lora物联网网关天线和Lora物联网网关处理器，所述Lora物联网网关天线在平流层飞艇上对地安装，采用宽波束天线，波束宽度覆盖航天器预定返回区域，接收Lora定位终端的Lora远距离无线通信模块通过Lora调制方式发送的信息，并将信息发送到Lora物联网网关处理器；所述Lora物联网网关处理器将Lora物联网网关天线发送的来自Lora定位终端的信息解调并发送给所述定向传输模块；所述定向传输模块包括定向调制模块和定向发送天线，所述定向调制模块将来自Lora物联网网关处理器的信息进行调制并发送给定向发送天线；所述定向发送天线采用窄波束反射面定向天线，波束方向指向指挥中心接收站，将信号定向传输给指挥中心接收站。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李献斌，王象，覃江毅，王凯，范广腾，王建，刘勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：