一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，主控模块分别与星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块和对地遥感相机模块总线连接；对地遥感相机模块用于拍摄获取图像数据和/或视频数据；高速数传通信模块用于接收图像数据和/或视频数据并经其天线传输至地面信号站；高速空间数据中继模块用于实现对地遥感相机模块与星地微波通信模块之间的数据路由和交换；星地微波通信模块用于对需要传输的图像数据和/或视频数据或地面信号进行通信处理。本实用新型专利技术设置内的所有模块均采用轻量化、小型化、低功耗设计，在保持体积、质量小的同时能够执行更多功能；传输带宽更大，数据传输速度更快。

【技术实现步骤摘要】
一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统
本技术属于低轨微纳卫星通信领域，尤其涉及一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统。
技术介绍
近年来，基于低轨商业微纳卫星的天基互联网系统及其应用在日益受到关注，国际、国内多家航天机构和商业航天公司均提出了低轨互联网卫星星座的建设计划，低轨商业卫星验证周期短、成本低廉，可通过多个卫星快速组网完成传统大卫星的功能。但受制于商业微纳卫星成本、功耗和重量等因素，目前低轨商业微纳卫星载荷普遍存在功能单一、性能难以满足应用需求、可靠性不高等问题，限制了低轨商业卫星在天地一体化信息网络中的应用。目前在国内天基互联网领域，100kg以下的商业微纳卫星，载荷系统功能单一，性能和可靠性较差，难以支持天地组网长期稳定的应用需求。此外，现有商业微纳卫星的星地通信链路传输速率较低，带宽不足、发射功率小、波束窄，难以支持多个地面站组网通信，并且缺少大容量业务数据高速路由、交换的能力，难以支持多种业务的应用。
技术实现思路
本技术的技术目的是提供一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，以解决低轨商业微纳卫星载荷普遍存在功能单一、性能难以满足应用需求、可靠性不高的技术问题。为解决上述问题，本技术的技术方案为：一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统包括：多波束相控阵天线模块、星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块、主控模块和对地遥感相机模块；主控模块分别与星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块和对地遥感相机模块总线连接，主控模块用于输出控制命令控制总线上的各个模块；对地遥感相机模块用于拍摄获取图像数据和/或视频数据；高速数传通信模块与对地遥感相机模块的第一输出端口信号连接，用于接收图像数据和/或视频数据并经其天线传输至地面信号站；高速空间数据中继模块的输入端口与对地遥感相机模块的第二输出端口信号连接，高速空间数据中继模块的输出端口与星地微波通信模块信号连接，高速空间数据中继模块用于实现对地遥感相机模块与星地微波通信模块之间的数据路由和交换；星地微波通信模块与多波束相控阵天线模块信号连接，星地微波通信模块用于对需要传输的图像数据和/或视频数据进行通信处理并经多波束相控阵天线模块进行传输至地面信号站，以及对地面信号站发送的地面信号进行通信处理并经高速空间数据中继模块传输至主控模块。其中，主控模块包括星务计算子模块和姿态计算子模块，星务计算子模块通过总线控制总线上的各个模块，姿态计算子模块通过广播星历计算获取轨道信息。其中，高速数传通信模块包括信号连接设置的数字信号处理子模块和氮化镓功放子模块，数字信号处理子模块接收图像数据和/或视频数据并进行存储、复接、编码、组帧、调制处理，氮化镓功放子模块用于对数字信号处理子模块处理后的数据进行功率放大，并经高速数传通信模块的天线传输至地面信号站。具体地，高速空间数据中继模块为双机设计，用于实现冷备份以提高系统稳定性，还用于充当两个路由接点以支持与各个模块进行数据路由和交换。其中，星地微波通信模块用于将需要传输的图像数据和/或视频数据实现格式转换、组帧、编码、调制、数模转换和滤波放大，同时完成地面信号实现滤波、放大、正交下变频、模数转换、解调、解码、解帧和数据格式转换。其中，多波束相控阵天线模块包括对地接收天线组和对地发射天线组，对地接收天线组用于接收地面信号，对地发射天线组用于向地面发射信号，对地接收天线组和对地发射天线组内的天线单元均采取纵向集成横向组装，矩形网格分布。具体地，第一输出端口为低电压差分端口；第二输出端口为千兆网络端口；高速空间数据中继模块的输入端口为千兆网络端口；高速空间数据中继模块的输出端口包括低电压差分端口和千兆网络端口。本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：(1)本技术设置内的所有模块均采用轻量化、小型化、低功耗设计，所有模块总质量小于13千克，质量小集成度高，峰值功率小于200瓦，能耗低，相较于现有低轨商业微纳卫星在保持体积、质量小的同时能够执行更多功能；(2)本技术通过CAN总线进行多模块的功能配置，提高集成度，图像数据和视频数据可通过低电压差分端口之间和千兆网络端口之间实现数据传输和交换，并通过Ka频段星地链路和X频段星地链路将数据输出至外部，上述数据传输链路具有互为冗余的高可靠性，且Ka频段星地链路带宽可达15Mbps，X频段星地链路行带宽达到40Mbps，带宽更大，数据传输速度更快；(3)本技术设置了高速空间数据中继模块，采用双机设计，既可以互为冷备份以提高系统可靠性，也可以作为两个路由接点同时工作，支持多个卫星载荷进行高速数据路由和交换，可分别通过低电压差分端口之间和千兆网络端口之间进行数据路由，根据在轨情况Ka频段或X频段链路进行图像数据和视频数据下传。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。图1为本技术的一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统的模块结构示意图；图2为本技术的一种高速数传通信模块的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种应用于低轨微纳卫星的通遥一体多链路高速数据通信载荷系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。参见图1，一种应用于低轨微纳卫星的通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，包括：多波束相控阵天线模块、星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块、主控模块和对地遥感相机模块。具体地，参看图1，在本实施例中，主控模块分别与星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块和对地遥感相机模块总线连接，具体地，主控模块包括星务计算子模块和姿态计算子模块，星务计算子模块通过CAN总线配置星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块和对地遥感相机模块的运行参数，姿态计算子模块通过广播星历计算轨道信息。参看图1，在本实施例中，对地遥感相机模块用于拍摄获取图像数据和/或视频数据，对地遥感相机模块主要为对地遥感相机，采用了CMOS探测器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，其特征在于，包括：多波束相控阵天线模块、星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块、主控模块和对地遥感相机模块；/n所述主控模块分别与所述星地微波通信模块、所述高速空间数据中继模块、所述高速数传通信模块和所述对地遥感相机模块总线连接，所述主控模块用于输出控制命令控制总线上的各个模块；/n所述对地遥感相机模块用于拍摄获取图像数据和/或视频数据；/n所述高速数传通信模块与所述对地遥感相机模块的第一输出端口信号连接，用于接收所述图像数据和/或所述视频数据并经其天线传输至地面信号站；/n所述高速空间数据中继模块的输入端口与所述对地遥感相机模块的第二输出端口信号连接，所述高速空间数据中继模块的输出端口与所述星地微波通信模块信号连接，所述高速空间数据中继模块用于实现所述对地遥感相机模块与所述星地微波通信模块之间的数据路由和交换；/n所述星地微波通信模块与所述多波束相控阵天线模块信号连接，所述星地微波通信模块用于对需要传输的图像数据和/或视频数据进行通信处理并经所述多波束相控阵天线模块进行传输至地面信号站，以及对地面信号站发送的地面信号进行通信处理并经所述高速空间数据中继模块传输至所述主控模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，其特征在于，包括：多波束相控阵天线模块、星地微波通信模块、高速空间数据中继模块、高速数传通信模块、主控模块和对地遥感相机模块；
所述主控模块分别与所述星地微波通信模块、所述高速空间数据中继模块、所述高速数传通信模块和所述对地遥感相机模块总线连接，所述主控模块用于输出控制命令控制总线上的各个模块；
所述对地遥感相机模块用于拍摄获取图像数据和/或视频数据；
所述高速数传通信模块与所述对地遥感相机模块的第一输出端口信号连接，用于接收所述图像数据和/或所述视频数据并经其天线传输至地面信号站；
所述高速空间数据中继模块的输入端口与所述对地遥感相机模块的第二输出端口信号连接，所述高速空间数据中继模块的输出端口与所述星地微波通信模块信号连接，所述高速空间数据中继模块用于实现所述对地遥感相机模块与所述星地微波通信模块之间的数据路由和交换；
所述星地微波通信模块与所述多波束相控阵天线模块信号连接，所述星地微波通信模块用于对需要传输的图像数据和/或视频数据进行通信处理并经所述多波束相控阵天线模块进行传输至地面信号站，以及对地面信号站发送的地面信号进行通信处理并经所述高速空间数据中继模块传输至所述主控模块。


2.根据权利要求1所述的通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，其特征在于，所述主控模块包括星务计算子模块和姿态计算子模块，所述星务计算子模块通过所述总线控制总线上的各个模块，所述姿态计算子模块通过广播星历计算获取轨道信息。


3.根据权利要求1所述的通遥一体多链路高速数据通信载荷系统，其特征在于，所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，江炜，魏然，
申请(专利权)人：上海埃依斯航天科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31