机载卫星通信系统技术方案

本发明专利技术提供了一种机载卫星通信系统，包括飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，调制解调管理器模块分别与飞机航电系统和天线模块连接，其中，飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；天线模块用于搜索和跟踪卫星，天线模块包括天线软件；调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。本发明专利技术可以提高飞机上的机载卫星通信系统的通信稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
机载卫星通信系统


[0001]本专利技术主要涉及飞机宽带数据通信
，具体地涉及一种机载卫星通信系统。

技术介绍

[0002]传统的卫星通信技术主要应用在高清晰度电视(High Definition Television，HDTV)传输和宽带数字通信等场景。卫星通信通常使用C频段和Ku频段宽带，C频段和Ku频段可用带宽为500MHz～1000MHz。随着通信终端用户的增多和对数据传输需求的增大，原有的C频段和Ku频段的可用带宽500MHz～1000MHz较小，不能满足数据的高速传输需求，通常高速数据传输带宽要求达到GHz。此外，若将C频段和Ku频段的卫星通信终端天线应用在空中场景，由于C频段和Ku频段的卫星通信终端天线口径大，不利于加装天线罩，因此空中的恶劣环境会对卫星通信终端天线产生不良影响，导致通信不稳定。
[0003]目前Ka频段宽带卫星通信发展迅速，Ka频段可用频率资源丰富，具有天然的高抗干扰性能。虽然Ka频段会带来部分技术问题，但是动功率控制技术、自适应编码技术和调制技术等的进步已使Ka频段带来的雨衰问题和高频元器件难题得到有效克服。随着多颗不同轨道Ka频段通信卫星的陆续发射升空以及各种大带宽新业务需求的出现，机载卫星通信系统可以应用于飞机领域，例如民航客机领域，期望满足机组人员和乘客对宽带数据通信以及上网的需求，让通信用户在空中也能享受到和地面一样的高质量通信服务。目前机载卫星通信系统中各组件的设计并不成熟，飞机上的机载卫星通信系统仍然存在通信稳定性不高的问题。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题是提供一种机载卫星通信系统，可以提高飞机上的机载卫星通信系统的通信稳定性。
[0005]本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种机载卫星通信系统，包括：飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，调制解调管理器模块分别与飞机航电系统和天线模块连接，其中，飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；天线模块用于搜索和跟踪卫星，天线模块包括天线软件；调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。
[0006]在本申请的一实施例中，天线模块包括Ka频段终端天线，Ka频段终端天线设置有天线保护罩。
[0007]在本申请的一实施例中，天线软件包括波束跟踪软件单元和控制软件单元，波束跟踪软件单元用于形成波束和跟踪波束，控制软件单元用于控制天线与外部设备通信，以及实现软件升级、天线与调制解调管理器接口协议、飞机私有模块和简单网络管理协议中的一种或任意种功能。
[0008]在本申请的一实施例中，机载卫星通信系统还包括供电单元和机舱开关面板，其中，供电单元分别与调制解调管理器模块和天线模块连接，机舱开关面板与调制解调管理器模块通过离散量信号接口连接，离散量信号接口的数据包括上电使能控制信号和下电使能控制信号。
[0009]在本申请的一实施例中，机载卫星通信系统的系统初始化过程包括以下步骤：根据上电使能控制信号控制机载卫星通信系统上电；加载和初始化调制解调管理器软件；加载飞机系统参数；加载天线软件和天线参数；控制调制解调管理器模块、供电单元和天线模块进行上电自检；存储系统初始化的成功信息或者失败信息。
[0010]在本申请的一实施例中，机载卫星通信系统还包括与飞机航电系统连接的机舱管理终端，机舱管理终端用于维护机载卫星通信系统，维护过程包括根据用户的控制指令来配置卫星网络参数、网际互连协议和机载卫星通信系统的参数。
[0011]在本申请的一实施例中，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路的过程包括以下步骤：调制解调管理器模块判断是否检测到至少一颗卫星的有效卫星系统参数；若检测到有效卫星系统参数，则调制解调管理器软件根据天线与调制解调管理器接口协议将数据服务载波信息传输至天线软件；天线软件根据数据服务载波信息以跟踪和锁定相应的数据服务载波信号，并返回锁定信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件根据锁定信号以同步、锁定和解调相应的数据服务载波；调制解调管理器软件根据数据服务载波的解调信息，获得至少一颗卫星的广播时间计划和入网上行捕获信号，并控制机载卫星通信系统的网络时钟和至少一颗卫星的网络时钟同步；调制解调管理器软件传输入网上行捕获信号至地面站，以协商建立控制通道以及完成鉴权和登录。
[0012]在本申请的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统通过通信链路向已建链卫星发送数据，在发送数据的过程中包括以下步骤：对至少一个虚拟局域网通道的用户网际互连协议数据添加相应的链路标签，得到已标记的用户网际互连协议数据，将已标记的用户网际互连协议数据分配至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件根据中频功率限制要求，确定调制器的带宽、调制、编码、扩频因子和中频功率值中的一项或者任意项参数，并将产生的中频信号传输至天线软件；天线软件根据中频信号进行上变频和功率放大操作；天线模块向已建链卫星辐射上行电磁波信号。
[0013]在本申请的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统通过通信链路接收已建链卫星的数据，在接收数据的过程中包括以下步骤：天线模块接收已建链卫星的下行电磁波信号，将下行电磁波信号转换为电信号，并传输电信号至机载卫星通信系统内的低噪声变频器；低噪声变频器对电信号进行下变频和低噪声放大处理后获得中频信号，传输中频信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件解调中频信号后获得已标记的用户网际互连协议数据，提取已标记的用户网际互连协议数据中的链路标签，根据链路标签将相应的用户网际互连协议数据分配至对应的虚拟局域网通道，并将用户网际互连协议数据发送至相应用户。
[0014]在本申请的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统能够根据地面站的命令进行波束切换，包括以下步骤：调制解调管理器软件接收地面站的波束切换命令，获得目标波束的工作频率、极化信
息、带宽信息、邀请模式下预先分配确定的信道捕获时隙信息中的一种或任意种信息；调制解调管理器模块停止在当前工作波束的载波上传输数据；调制解调管理器软件将目标波束的相应信息通过天线与调制解调管理器接口协议传输至天线软件；天线软件根据目标波束的相应信息完成数据服务载波的跟踪和锁定，并传输数据服务载波锁定信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件锁定下行载波，并通过邀请模式在新波束载波上发起信道捕获传输。
[0015]在本申请的一实施例中，调制解调管理器模块和天线模块还用于控制信号发射功率，在控制信号发射功率的过程中包括以下步骤：天线软件根据飞机姿态信息和空中管制要求实时产生当前最大发送功率频谱密度值，并通过天线与调制解调管理器接口协议传输当前最大发送功率频谱密度值至调制解调管理器软件；调制解调管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载卫星通信系统，其特征在于，包括：飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，所述调制解调管理器模块分别与所述飞机航电系统和所述天线模块连接，其中，所述飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；所述天线模块用于搜索和跟踪卫星，所述天线模块包括天线软件；所述调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，所述调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。2.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述天线模块包括Ka频段终端天线，所述Ka频段终端天线设置有天线保护罩。3.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述天线软件包括波束跟踪软件单元和控制软件单元，所述波束跟踪软件单元用于形成波束和跟踪波束，所述控制软件单元用于控制天线与外部设备通信，以及实现软件升级、天线与调制解调管理器接口协议、飞机私有模块和简单网络管理协议中的一种或任意种功能。4.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括供电单元和机舱开关面板，其中，所述供电单元分别与所述调制解调管理器模块和所述天线模块连接，所述机舱开关面板与所述调制解调管理器模块通过离散量信号接口连接，所述离散量信号接口的数据包括上电使能控制信号和下电使能控制信号。5.如权利要求4所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载卫星通信系统的系统初始化过程包括以下步骤：根据所述上电使能控制信号控制所述机载卫星通信系统上电；加载和初始化所述调制解调管理器软件；加载飞机系统参数；加载所述天线软件和天线参数；控制所述调制解调管理器模块、所述供电单元和所述天线模块进行上电自检；存储所述系统初始化的成功信息或者失败信息。6.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括与所述飞机航电系统连接的机舱管理终端，所述机舱管理终端用于维护所述机载卫星通信系统，维护过程包括根据用户的控制指令来配置卫星网络参数、网际互连协议和机载卫星通信系统的参数。7.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路的过程包括以下步骤：调制解调管理器模块判断是否检测到所述至少一颗卫星的有效卫星系统参数；若检测到所述有效卫星系统参数，则所述调制解调管理器软件根据天线与调制解调管理器接口协议将数据服务载波信息传输至所述天线软件；所述天线软件根据所述数据服务载波信息以跟踪和锁定相应的数据服务载波信号，并返回锁定信号至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件根据所述锁定信号以同步、锁定和解调相应的数据服务载波；所述调制解调管理器软件根据所述数据服务载波的解调信息，获得所述至少一颗卫星的广播时间计划和入网上行捕获信号，并控制所述机载卫星通信系统的网络时钟和所述至
少一颗卫星的网络时钟同步；所述调制解调管理器软件传输所述入网上行捕获信号至地面站，以协商建立控制通道以及完成鉴权和登录。8.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，在所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，所述机载卫星通信系统通过所述通信链路向已建链卫星发送数据，在所述发送数据的过程中包括以下步骤：对至少一个虚拟局域网通道的用户网际互连协议数据添加相应的链路标签，得到已标记的用户网际互连协议数据，将所述已标...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧颖婷，李鑫，武莹，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：