低轨卫星的通信切换系统及方法技术方案

本申请公开了一种低轨卫星的通信切换系统及方法，涉及卫星通信技术领域，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。该系统至少包括主控制设备、电子开关、第一天线阵面和第二天线阵面；主控制设备被配置为：在当前信道为第一天线阵面的信道时，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；在确定第一信号强度参数满足第一预设条件时通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。天线阵面的信道。天线阵面的信道。

【技术实现步骤摘要】
低轨卫星的通信切换系统及方法


[0001]本申请涉及卫星通信
，尤其涉及一种低轨卫星的通信切换系统及方法。

技术介绍

[0002]现有的，在低轨卫星通信系统中，可以通过抛物面天线对卫星进行持续追踪实现网络通信。由于低轨卫星是围绕地球运动的卫星，位置在不断变化，所以抛物面天线在追踪卫星的过程中，当低轨卫星移动至地平面以下(也即是抛物面天线无法追踪到该颗卫星)时，需要切换追踪另一颗卫星，以保证正常的网络通信。
[0003]然而，低轨卫星通信系统中一般是由伺服系统对抛物面天线追踪的卫星进行切换，切换时延较长，会影响用户使用网络的体验。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种低轨卫星的通信切换系统及方法，通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。
[0005]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供一种低轨卫星的通信切换系统，该系统至少包括主控制设备、电子开关、第一天线阵面和第二天线阵面；其中，主控制设备被配置为：在当前信道为第一天线阵面的信道的情况下，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。
[0007]本申请提供的技术方案中，低轨卫星的通信切换系统中可以包括有第一天线阵面、第二天线阵面、电子开关和主控制设备。在第一天线阵面追踪第一过顶卫星且当前信道为第一天线阵面的信道时，主控制设备可以对当前信道的信号质量(即第一信号强度参数)进行监测，并且在监测过程中可以从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪。第一天线阵面追踪第一过顶卫星的过程中，第一天线阵面的信道的信号质量会逐渐变弱直至消失，主控制设备可以在信号质量消失之前(即第一信号强度参数满足第一预设条件时)，通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道。由于在切换信道前第二天线阵面已经提前追踪到第二过顶卫星，所以可以避免由于伺服系统对第二天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延。可以看出，本申请提供的技术方案中，通过两个天线阵面对过顶卫星进行追踪，并且通过电子开关对两个天线阵面的信道进行切换，可以避免由伺服系统对天线阵面追踪的卫星进行切换带来的网络时延，从而可以改善用户使用网络的体验。
[0008]可选的，在一种可能的设计方式中，相对位置参数为，当前的候选过顶卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角；离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹
角；第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的连线；预设三维坐标系的坐标原点为当前地理位置，第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；
[0009]主控制设备具体被配置为：
[0010]在监测第一信号强度参数的过程中，将当前的候选过顶卫星中相对于当前地理位置的离轴角最小的过顶卫星确定为第二过顶卫星。
[0011]可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备还被配置为：
[0012]根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角，每间隔预设时长对候选过顶卫星进行一次更新。
[0013]可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备具体被配置为：
[0014]在确定目标卫星的位置相对于当前地理位置的离轴角大于预设角度的情况下，将目标卫星确定为候选过顶卫星；目标卫星为低轨卫星星座中的任一卫星。
[0015]可选的，在另一种可能的设计方式中，第一预设条件为，参数值小于或等于第一预设参数值；主控制设备具体被配置为：
[0016]在根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之前，确定第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值；第二预设参数值大于第一预设参数值。
[0017]可选的，在另一种可能的设计方式中，主控制设备还被配置为：
[0018]在通过控制电子开关将当前信道切换为第二天线阵面的信道之后，对第二天线阵面与第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；
[0019]在监测第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制第一天线阵面对第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定第二信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制电子开关将当前信道切换为第一天线阵面的信道。
[0020]可选的，在另一种可能的设计方式中，本申请提供的低轨卫星的通信切换系统还包括：第一伺服电机、第一伺服控制器、第二伺服电机和第二伺服控制器；第一伺服电机分别与第一天线阵面和第一伺服控制器连接，第二伺服电机分别与第二天线阵面和第二伺服控制器；第一伺服控制器通过第一对外接口分别与主控制设备和电子开关连接，第二伺服控制器通过第二对外接口分别与主控制设备和电子开关连接；
[0021]主控制设备还被配置为：在对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测之前，从当前的候选过顶卫星中确定出第一过顶卫星，并通过第一对外接口向第一伺服控制器发送第一控制信号；第一控制信号用于指示第一伺服控制器控制第一伺服电机启动，使第一伺服电机带动第一天线阵面转动，直至追踪到第一过顶卫星；
[0022]主控制设备具体被配置为：在从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之后，通过第二对外接口向第二伺服控制器发送第二控制信号；第二控制信号用于指示第二伺服控制器控制第二伺服电机启动，使第二伺服电机带动第二天线阵面转动，直至追踪到第二过顶卫星。
[0023]可选的，在另一种可能的设计方式中，本申请提供的低轨卫星的通信切换系统还包括：第一追踪机和第二追踪机；第一追踪机，用于获取第一天线阵面与第一天线阵面追踪的过顶卫星之间的信号强度参数；第二追踪机，用于获取第二天线阵面与第二天线阵面追踪的过顶卫星之间的信号强度参数。
[0024]第二方面，本申请提供一种低轨卫星的通信切换方法，应用于如第一方面描述的低轨卫星的通信切换系统，该方法包括：
[0025]主控制设备在当前信道为第一天线阵面的信道的情况下，对第一天线阵面与第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；
[0026]主控制设备在监测第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制第二天线阵面对第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定第一信号强度参数满足第一预设条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，至少包括主控制设备、电子开关、第一天线阵面和第二天线阵面；所述主控制设备被配置为：在当前信道为所述第一天线阵面的信道的情况下，对所述第一天线阵面与所述第一天线阵面追踪的第一过顶卫星之间的第一信号强度参数进行监测；在监测所述第一信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星，且控制所述第二天线阵面对所述第二过顶卫星进行追踪；之后，在确定所述第一信号强度参数满足第一预设条件的情况下，通过控制所述电子开关将当前信道切换为所述第二天线阵面的信道。2.根据权利要求1所述的低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，所述相对位置参数为，当前的候选过顶卫星的位置相对于所述当前地理位置的离轴角；所述离轴角为第一线段与预设三维坐标系中第一坐标轴的夹角；所述第一线段为当前的候选过顶卫星的位置与所述当前地理位置的连线；所述预设三维坐标系的坐标原点为所述当前地理位置，所述第一坐标轴的正方向垂直于地平面向上，所述预设三维坐标系中的第二坐标轴的正方向为地理正南方向，所述预设三维坐标系中的第三坐标轴的正方向为地理正东方向；所述主控制设备具体被配置为：在监测所述第一信号强度参数的过程中，将当前的候选过顶卫星中相对于所述当前地理位置的所述离轴角最小的过顶卫星确定为所述第二过顶卫星。3.根据权利要求2所述的低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，所述主控制设备还被配置为：根据低轨卫星星座中各卫星的位置相对于所述当前地理位置的所述离轴角，每间隔预设时长对所述候选过顶卫星进行一次更新。4.根据权利要求3所述的低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，所述主控制设备具体被配置为：在确定目标卫星的位置相对于所述当前地理位置的所述离轴角大于预设角度的情况下，将所述目标卫星确定为所述候选过顶卫星；所述目标卫星为所述低轨卫星星座中的任一卫星。5.根据权利要求1所述的低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，所述第一预设条件为，参数值小于或等于第一预设参数值；所述主控制设备具体被配置为：在所述根据当前的候选过顶卫星的位置与当前地理位置的相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第二过顶卫星之前，确定所述第一信号强度参数的参数值小于或等于第二预设参数值；所述第二预设参数值大于所述第一预设参数值。6.根据权利要求1所述的低轨卫星的通信切换系统，其特征在于，所述主控制设备还被配置为：在所述通过控制所述电子开关将当前信道切换为所述第二天线阵面的信道之后，对所述第二天线阵面与所述第二过顶卫星之间的第二信号强度参数进行监测；在监测所述第二信号强度参数的过程中，根据当前的候选过顶卫星的位置与所述当前地理位置的所述相对位置参数，从当前的候选过顶卫星中确定出第三过顶卫星，且控制所述第一天线阵面对所述第三过顶卫星进行追踪；之后，在确定所述第二信号强度参数满足
所述第一预设条件的情况下，通过控制所述电子开关将当前信道切换为所述第一天线阵面的信道。7.根据权利要求1所述的低轨卫星的通信切换系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦男，樊闯，谢涛，
申请(专利权)人：宜宾九天微星航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：