[发明专利]一种星间通信测距系统

说明书

本发明公开了一种星间通信测距系统，通信测距系统安装在每颗卫星上，由测控通信模块和定向测距模块组成；测控通信模块用于星群内信息的传递、更新和存储；定向测距模块采用频分双工模式，由测控通信模块获知需要通信的卫星对状态，定向测距模块在测控通信模块的控制下对卫星对中的卫星进行配置，使两颗卫星的工作模式不同，在各卫星对之间建立测距链路完成测距。本发明不需要地面测控站的支持，能够完成在轨配置，实现测控通信和精确测距。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种星间通信测距系统。

背景技术

随着小卫星系统的兴起和发展，其军事和民用价值得到了越来越多国家的认可，特别是星群、分布式小卫星编队的组网应用模式。协同完成任务需要解决很多关键技术，星群编队卫星之间需要自主进行星间通信，传递测控通信数据；需要自主相对导航，编队自主进行测量和估算编队各星之间的相对位置、速度和姿态，测控通信和精确测距是自主编队飞行的核心能力。

编队飞行星群间测控通信和精确测距受以下几个方面的因素制约：1)小卫星是资源受限平台，对测控通信载荷和测距载荷的重量、尺寸、功耗影响较大，限制了载荷工作体制和类型的选择；2)星群编队卫星之间的相对位置、相对速度、相对姿态是在不断发生变化的，对测距精确会产生较大的影响；3)星群编队卫星数量少则三至五颗，多在二三十颗，甚至大的星群有100颗以上，卫星间相对距离远近差异很大，几公里至几千公里不等，星间通信链路时延差异很大，这对星间通信的双工方式、多址方式、通信制式选择提供了诸多的限制。

目前星间测控通信和星间精确测距主要是借助于地面测控站，采用点对点通信方式进行，两颗星之间的测控通信和精确测距载荷是一种主从式的设备，这种载荷设备在上天之前工作频段、收发频率状态是确定的，换句话说就是一颗星的载荷是发，另一颗星的载荷是收，而不能相反，这就意味着每颗星的测控通信和精确测距载荷是不一样的，无法实现在轨配置。这种方式对于星群来说是不合适的，星群编队飞行既要能自主测控，又要能进行任意两颗星之间点对点相对精确测距，如果载荷设备状态不一样，是无法统一的，意味着备货种类多、平时和战时损耗的补充等都很麻烦。如图1所示，显示了两颗星之间的测距方式，在地面测控站的协调下，两颗卫星之间完成精确测距，A星和B星的载荷设备不一样。如图2所示，显示了多颗星之间的测距方式，在地面测控站的协调下，A星和B星之间完成精确测距，A星和C星之间完成精确测距，但B星和C星之间不能进行精确测距，C星和B星精确测距载荷设备相同，但和A星不同。因此目前的星间测控通信和精确测距载荷是无法满足星群编队飞行需求的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种星间通信测距系统，不需要地面测控站的支持，能够完成在轨配置，实现测控通信和精确测距。

本发明的具体实施方案如下：

一种星间通信测距系统，所述通信测距系统安装在每颗卫星上，由测控通信模块和定向测距模块组成；

所述测控通信模块用于星群内信息的传递、更新和存储；

所述定向测距模块采用频分双工模式，由测控通信模块获知需要通信的卫星对状态，定向测距模块在测控通信模块的控制下对卫星对中的卫星进行配置，使两颗卫星的工作模式不同，在各卫星对之间建立测距链路完成测距。

进一步地，所述测控通信模块采用时分双工、时分多址通信模式，包括全向天线单元、测控通信收发通道单元及基带单元；

所述全向天线单元接收星群内的信号，由测控通信收发通道单元传递给基带单元，所述基带单元解调后经过测控通信收发通道单元的处理，通过全向天线单元与星群内其他卫星进行通信。

进一步地，所述测控通信收发通道单元分为测控通信接收通道和测控通信发射通道，通过环形器和开关选择指定的通道。

进一步地，所述定向测距模块包括定向天线单元、定向通信收发通道单元及基带单元；