[发明专利]一种适用于集群航天器的间接测控方法

说明书

本发明提供了一种适用于集群航天器的间接测控方法，集群航天器内的所有卫星之间通过空间无线网络实现信息互联；在任一时刻，在集群航天器内的所有卫星中选择其中一个卫星作为接入卫星，接入卫星与地面测控站之间保持一条工作状态的天地链路，接入卫星之外的其他卫星与地面测控站之间的天地链路处于休眠状态；集群航天器内的所有卫星之间的星间链路处于工作状态。本发明其通过空间无线网络实现集群航天器之间的信息互联，通过单一的星地链路和空间无线网络相配合实现集群航天器的遥测和遥控，即间接遥测、间接遥控。本发明为集群航天器多星同时测控提供了一个很好的解决方案。

技术领域

本发明涉及一种航天器测控技术领域，尤其是涉及一种适用于集群航天器的间接测控方法。

背景技术

以集群方式开展空间任务是空间系统发展的趋势。集群航天器是指由分布在临近轨道上的若干颗卫星组成、围绕同一任务、协同开展工作的新概念航天器。相对于传统的单颗卫星，集群航天器在测量基线、灵活性、生存能力等方面具有明显优势，近年来已经成为国内外航天领域研究的热点。

集群航天器的出现为航天测控带来了新的挑战。测控是航天器在轨运行阶段的重要工作，其作用是对航天器的飞行轨道、姿态及其上的设备进行跟踪测量与控制，保证航天器按照设计要求运行，完成规定的航天任务。航天器测控工作主要包括距离测量、速度测量、角度测量、遥测和遥控。

测距、测速和测角主要通过载波测量和脉冲雷达完成，主要用于航天器的轨道确定。航天器遥测是在航天器上对其内部和外部有关对象的参数进行测量，将测量结果通过无线电链路传送至地面接收点，经有关处理后按要求送至用户的一种远距离测量手段。它对于了解掌握航天器工作状态、工作环境和各分系统工作情况，以便更好的组织航天器管理活动，确保其正常运行，起着重要作用。航天器遥控是指将指令处理后通过无线电链路上传至航天器，由航天器接收、处理然后执行的一种远距离控制手段。

现在的航天测控系统基本是针对单星设计的，即对同一个地面站，同一时刻只有一颗卫星过顶。这种传统的测控方式在应对单星测控时是没有问题的，但应用于集群航天器则不行，这是由集群航天器的特点引起的。集群航天器间的距离较近，通常分布在几十公里的范围内。通常地面测控站天线的波束角为2度，在2000km的距离，其覆盖范围将达70km，这意味者天线波束将可能同时覆盖多颗卫星。目前国家测控网均采用USB测控体制，在这种情况下，由于同频干扰，地面站将不能对卫星集群进行正常测控(如图1所示)。

传统的测控方法不能解决多星同时测控问题。一种解决方法是分时测控，令不同卫星的USB应答机在不同时间段开启发射机，由于每一轨的测控时间有限(10分钟左右)，在集群内卫星数量较多时，完成USB应答机开机指令盲发、无线信号捕获、遥测数据接收、遥控指令发送、卫星跟踪切换等工作并不现实。另一种方法是为每颗卫星分配不同频段，地面通过多套测控系统分别对集群内不同的卫星实施跟踪测控，由于一个集群内的卫星数量可能从几颗至数十颗不等，在测控资源日益紧张的情况下，这种方式代价高昂。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于集群航天器的间接测控方法。

本发明采用的技术方案是：

一种适用于集群航天器的间接测控方法，集群航天器内的所有卫星之间通过空间无线网络实现信息互联；

在任一时刻，在集群航天器内的所有卫星中选择其中一个具有星地通信能力的卫星作为接入卫星，接入卫星与地面测控站之间保持一条工作状态的天地链路，接入卫星之外的其他卫星与地面测控站之间的天地链路处于休眠状态；集群航天器内的所有卫星之间的星间链路处于工作状态；

集群航天器内的所有卫星均具有卫星网段的唯一网络地址，接入卫星在空间无线网络内广播自己的地址，接入卫星之外的其他卫星接收并记录接入卫星的地址；地面测控站具有属于地面设备网段的唯一网络地址；