本发明专利技术提供一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，包括：空间段、地面段和用户段；空间段为4～6颗中轨管控小卫星组成的中轨管控星座，运行轨道为10000～11000km的赤道平面；用户段包括各类低轨民商卫星。中轨管控星座之间采用相干激光通信方式，中轨管控星座和低轨民商卫星的测控链路采用X频段多址接入的通信体制，中轨管控星座和低轨民商卫星之间的数传链路采用相干或非相干激光通信体制，星地馈电采用Q/V频段微波链路。卫星服务模式包括前向遥控服务、返向遥测服务和返向数传服务。相比仅依靠地面测控系统对民商卫星进行管控和数传的方法，本发明专利技术通过设计中轨管控星座，解决了在轨数据传输响应慢、测控资源紧张的问题。的问题。的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星系统
[0001]本专利技术属于卫星管控和数据回传卫星系统领域，尤其涉及一种用于民商卫星管控和海量数据回传的中轨卫星系统。
技术介绍
[0002]随着我国民商航天的快速发展，我国在轨的民商遥感卫星数量已达300余颗，数量有加速增长的趋势，目前民商卫星数据传输主要依赖地基手段，测控主要依赖军方的国家测控网及新兴商业航天公司投资建设的商业测控站，覆盖范围以国内为主。受覆盖范围约束，我国民商卫星特别是民商遥感卫星，普遍存在卫星响应能力不强(测控间隙可长达10小时)，成像效率不高(普遍不超过50％)，境外数据获取难等问题。以目前运行效率较好的高分系统为例，2021年9月份统计高分一号资源利用效率51.9％，高分三号资源利用率仅32.1％。因此，仅依靠地面测控系统对民商卫星进行管控和数据传输面临测控资源紧张、响应时间过长、数据传输量满足不了要求等问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，解决我国低轨民商卫星面临的在轨数据传输瓶颈及测控资源紧张等问题。
[0004]本专利技术解决技术的方案是：一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，包括空间段、地面段和用户段，
[0005]空间段为M颗均匀分布的中轨管控小卫星组成的中轨管控星座，运行在预设轨道高度的赤道平面上；地面段负责规划中轨管控小卫星自身的测控任务、管理任务和低轨民商卫星观测数据收发任务；用户段包括低轨民商卫星；
[0006]M颗中轨管控小卫星之间采用相干激光通信方式；
[0007]中轨管控星座和低轨民商卫星之间包含测控链路和数传链路，测控链路采用X频段多址接入的通信体制，数传链路采用相干激光通信体制或者非相干激光通信体制；
[0008]地面段到中轨管控星座采用V频段微波链路进行通信，中轨管控星座到地面段采用Q频段微波链路进行通信。
[0009]进一步的，所述空间段用来实现任务指令上注、任务指令下传和观测数据、遥测数据下传；其中任务指令包括前向遥控指令、返向遥测指令、观测指令；具体为：
[0010]中轨管控小卫星通过V频段微波链路上传地面段的任务指令；
[0011]中轨管控星座和低轨民商卫星之间的测控链路把中轨管控小卫星从地面段接收的任务指令下传到低轨民商卫星；
[0012]中轨管控星座先经过数传链路接收低轨民商卫星的观测数据和遥测数据，之后，中轨管控小卫星通过Q频段微波链路向地面段下传来自低轨民商卫星的观测数据和遥测数据。
[0013]地面段经过空间段实现与用户段的前向遥控服务，用户段经过空间段实现与地面段的返向遥测服务和返向数传服务。
[0014]进一步的，所述地面段包括管控中心和微波地面站，管控中心具有用户服务接入、卫星管控、数据收发处理和数据分发功能，微波地面站具有低轨民商卫星观测数据接收功能、并对中轨管控小卫星自身的遥测接入和指令上注；管控中心和微波地面站通过地面光纤连接。
[0015]进一步的，所述中轨管控小卫星的数量M为4～6颗，运行的预设轨道高度为10000km～11000km，每颗中轨管控小卫星配置多用户测控载荷，实现低轨民商卫星的测控接入、配置低轨民商卫星数据接入激光载荷，实现低轨民商卫星的数传链路接入、配置中轨管控小卫星星间激光通信载荷，实现中轨管控小卫星之间的激光链路通信。
[0016]进一步的，所述中轨管控小卫星选择可编程逻辑器件和CMOS器件时，器件的抗单粒子闩锁的LET阀值大于75MeV
·
cm2/mg，抗单粒子翻转的LET阀值大于15MeV
·
cm2/mg。
[0017]进一步的，所述X频段多址接入的通信体制实现方式为：中轨管控小卫星采用2个X频段发射波束和8个X频段接收波束的相控阵天线，低轨民商卫星采用X频段单波束天线。
[0018]进一步的，所述中轨管控小卫星的电池阵帆板采用Zmm屏蔽厚度的保护层，Z≥6。
[0019]进一步的，所述地面段经过空间段实现与用户段的前向遥控服务，具体为：在地面上通过计算机向管控中心提出低轨民商卫星的前向遥控服务申请，提出遥控指令和指令上注时间的需求，由管控中心受理申请并进行遥控任务规划，管控中心把规划出的遥控指令和指令上注时间的结果分别反馈给用户、微波地面站和中轨管控小卫星，并按照规划，先后通过地面段到中轨管控星座的V频段微波链路、中轨管控星座之间的激光链路、中轨管控星座和低轨民商卫星之间的测控链路，把地面用户的遥控指令传输给低轨民商卫星。
[0020]进一步的，所述用户段经过空间段实现与地面段的返向遥测服务，具体为：：在地面上通过计算机向管控中心提出低轨民商卫星的返向遥测服务申请，由管控中心受理申请并进行遥测任务规划，管控中心把规划出的能够传输遥测的时间段以及可接入的中轨管控小卫星反馈给用户、微波地面站和中轨管控小卫星，并按照规划，先后通过中轨管控星座和低轨民商卫星之间的测控链路、中轨管控星座之间的激光链路、中轨管控星座到地面段的Q频段微波链路，把低轨民商卫星的遥测信息传输给地面用户。
[0021]进一步的，所述用户段经过空间段实现与地面段的返向数传服务，具体为：在地面上通过计算机向管控中心提出低轨民商卫星的返向数传服务申请，以获取低轨民商卫星的观测数据，由管控中心受理申请并进行数传接收任务规划，管控中心把规划出的数传接入的时间段以及可接入的中轨管控小卫星反馈给用户、微波地面站和中轨管控小卫星，并按照规划，先后通过中轨管控星座和低轨民商卫星之间的数传链路、中轨管控星座之间的激光链路、中轨管控星座到地面段的Q频段微波链路，把低轨民商卫星的数传信息传输给地面用户。
[0022]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0023](1)本专利技术相比同步轨道中继测控卫星，卫星研制成本、发射成本低，相邻卫星间的距离较近，星间通信系统的设计较易且轨位资源充足。
[0024](2)本专利技术由于采用中轨道卫星对低轨民商卫星进行测控，中轨卫星对低轨民商卫星可见测控弧段时间长，且不受境外测控限制，相比地基测控系统，能够为低轨遥感卫星
提供10倍的测控时长，对民用和商业卫星实行统一管控。
[0025](3)本专利技术通过中轨卫星采用激光通信数据传输方法，相比地面接收站，能够为低轨遥感卫星提供6～7倍的数据传输时长，延长遥感卫星有效载的在轨使用时间，实现遥感卫星能力倍增。
[0026](4)本专利技术通过低轨低轨民商卫星配置激光数传终端，低轨民商卫星数传链路容量大，支持低轨民商卫星4.8Gbps数据回传速率。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例中轨管控小卫星系统架构图
[0028]图2为本专利技术实施例中轨管控星座星间链路示意图
[0029]图3为本专利技术实施例中轨管控小卫星和低轨民商卫星数据传输链路示意图
[0030]图4为本专利技术实施例中轨管控小卫星和低轨民商卫星测控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，包括空间段、地面段和用户段，其特征在于，空间段为M颗均匀分布的中轨管控小卫星组成的中轨管控星座，运行在预设轨道高度的赤道平面上；地面段负责规划中轨管控小卫星自身的测控任务、管理任务和低轨民商卫星观测数据收发任务；用户段包括低轨民商卫星；M颗中轨管控小卫星之间采用相干激光通信方式；中轨管控星座和低轨民商卫星之间包含测控链路和数传链路，测控链路采用X频段多址接入的通信体制，数传链路采用相干激光通信体制或者非相干激光通信体制；地面段到中轨管控星座采用V频段微波链路进行通信，中轨管控星座到地面段采用Q频段微波链路进行通信。2.根据权利要求1所述的一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，其特征在于，所述空间段用来实现任务指令上注、任务指令下传和观测数据、遥测数据下传；其中任务指令包括前向遥控指令、返向遥测指令、观测指令；具体为：中轨管控小卫星通过V频段微波链路上传地面段的任务指令；中轨管控星座和低轨民商卫星之间的测控链路把中轨管控小卫星从地面段接收的任务指令下传到低轨民商卫星；中轨管控星座先经过数传链路接收低轨民商卫星的观测数据和遥测数据，之后，中轨管控小卫星通过Q频段微波链路向地面段下传来自低轨民商卫星的观测数据和遥测数据；地面段经过空间段实现与用户段的前向遥控服务，用户段经过空间段实现与地面段的返向遥测服务和返向数传服务。3.根据权利要求1所述的一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，其特征在于，所述地面段包括管控中心和微波地面站，管控中心具有用户服务接入、卫星管控、数据收发处理和数据分发功能，微波地面站具有低轨民商卫星观测数据接收功能、并对中轨管控小卫星自身的遥测接入和指令上注；管控中心和微波地面站通过地面光纤连接。4.根据权利要求1所述的一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，其特征在于，所述中轨管控小卫星的数量M为4～6颗，运行的预设轨道高度为10000km～11000km，每颗中轨管控小卫星配置多用户测控载荷，实现低轨民商卫星的测控接入、配置低轨民商卫星数据接入激光载荷，实现低轨民商卫星的数传链路接入、配置中轨管控小卫星星间激光通信载荷，实现中轨管控小卫星之间的激光链路通信。5.根据权利要求1所述的一种用于民商卫星管控和数据回传的中轨卫星管控系统，其特征在于，所述中轨管控小卫星选择可编程逻辑器件和CMOS器件时，器件的抗单粒子闩锁的LET阀值大于75MeV
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王韶波，吕铁军，宁金枝，苏敏，王晓宇，贾松霖，李延东，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。