【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种小卫星星间组网通信地面测试系统及方法，属于航天器综合测试的地面测试，尤其适用于小卫星星间组网通信地面测试系统的实现，具有模拟产生业务数据信号的能力，供小卫星星间组网通信分系统地面测试使用，并充分考虑了系统的通用性、自动化、批量化测试要求。
技术介绍
1、随着空天一体化的推进和航空航天技术的急速发展，众多业务对卫星组网需求越来越迫切。相比较普通大型卫星，小型卫星具有质量轻、规模小、成本低廉等优点，相关技术已经在远程通信、卫星定位、卫星遥感等多个领域广泛应用。大规模小卫星编队飞行具有较强的可重构性、可承受性、可适应性和可伸缩性，节点数量多，星群较分散，具有较强抗毁能力和容错性，可以通过改变队列来完成相应的任务目标，因此小卫星大规模自组网技术成为研究热点。
2、星间通信分系统是卫星组网的重要组成部分，是关键技术之一。星间通信分系统用于建立星座内其他卫星之间双向数据通信链路，完成相互间数据和控制类信息传输任务。
3、随着星载组网通信设备在航天器上的不断应用，为适应其地面测试需求，综合测试所需的地面测试系统急需进行相应的设计与完善。实际在轨情况，大规模组网星座节点众多，具备同轨簇内、异轨簇间任意两星之间的双向通信功能，通信速率随通信距离的远近和链路质量的优劣进行自适应；且具备自组网能力，具备网络自主建立、新节点加入、退出，网络时隙分配、网内路由建立和维护等功能。考虑到在轨组网实际需求，地面测试设备应贴合在轨真实情况进行网络节点模拟，应能模拟在轨任意节点、任意测试场景和测试项目。目前为适应上述测试需
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小卫星星间组网通信地面测试系统及方法，设计通用化、自动化的测试系统实现小卫星星间组网通信分系统测试的流程化、自动化、批量化，解决目前系统综合测试效率低下、部分性能指标无法得到有效验证的问题。
2、本专利技术的技术解决方案是：一种小卫星星间组网通信地面测试系统，包括：
3、时频源模块，用于输出参考频率作为综合基带模块、上变频模块以及下变频模块的参考频率；
4、上变频模块，接收来自综合基带模块模拟产生的中频调制业务数据信号，并进行频率变换，将中频调制业务数据信号上变频至ka频段发送给发射天线，通过发射天线进行对星载组网通信设备辐射传播；
5、下变频模块，将接收天线收到的星载组网通信设备发送的ka频段高频信号下变频至中频信号，然后将中频信号发送给综合基带模块进行相应的信号处理；
6、综合基带模块，接收下变频模块送入的中频信号进行相应的信息处理；模拟产生需要的中频调制业务数据信号，并将中频调制信号发送给上变频模块进行频率变换和功率放大；同时用于与gnss接收机模块的接口通信以及接收1pps信号输入；
7、gnss接收机模块，接收gnss动态仿真器输出的gnss导航信号完成定位和授时并输出1pps信号至综合基带模块，实现地面测试系统与星载组网通信设备的gnss时间同步；
8、工控机，用于发送遥控指令信息至综合基带模块，进行信息指令的处理执行，包括：对综合基带模块模拟产生的中频调制业务数据信号进行参数设置；对综合基带模块接收到的中频信号进行参数设置；接收上位机发送的自动化测试指令序列，实现自动化测试；
9、网络交换机，用于将工控机、综合基带模块、gnss接收机模块、上变频模块、下变频模块连接到同一个网络中，实现信息的交换和传输功能。
10、进一步地，所述地面测试系统包括两种工作模式，分别为gnss同步模式和自主同步模式；所述两种工作模式分别与星载组网通信设备的两种工作模式相对应。
11、进一步地，所述时频源模块输出10mhz、100mhz两种参考频率，其中10mhz参考频率发送至综合基带模块作为fpga的时钟信号；100mhz参考频率发送至上变频模块和下变频模块作为本振的参考频率。
12、进一步地，所述工控机、综合基带模块、上变频模块、下变频模块、gnss接收机模块通过tcp/ip协议连接，实现所述工控机对上变频模块的工作频率、发射增益进行配置调节，以及对下变频模块的工作频率、接收增益进行配置调节；以及对gnss接收机模块的初始化、校时进行控制；以及对综合基带模块、上变频模块、下变频模块、gnss接收机模块的工作状态及遥测参数进行实时监测和显示；以及根据星载组网通信设备的测试需求进行地面测试系统的mac值配置、时隙配置和路由配置；以及根据星载组网通信设备测试需求编制的测试用例对测试用例执行结果进行判读。
13、进一步地，所述地面测试系统用于模拟星座中任意节点，实现与星座中任意卫星的双向通信；地面测试系统通信速率根据需要配置，通过调节链路衰减值模拟实现通信速率自适应。
14、进一步地，所述地面测试系统接入卫星地面测试专用网时，在卫星地面测试系统的指令控制下完成系统模式校准、各测试用例的执行判读、测试数据的存盘，实现星载组网通信设备的测试。
15、一种利用所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统实现的一种小卫星星间组网通信地面测试方法，包括：
16、对上变频模块、下变频模块的工作频率、增益调节值进行初始化，以及将gnss接收机模块进行初始化、定位、校时；
17、选择与星载组网通信设备对应的工作模式并进行自检；自检完成后进入下一步；
18、接收遥测参数；当遥测参数中基带接收积分值未处于积分值预设范围之间时，则通过配置下变频模块的增益值使之回归积分值预设范围；当遥测参数中节点发送路由包计数、节点接收路由包计数持续增加，且节点路由表项为预设格式时表示星载组网通信设备与地面测试系统链路建立成功，具备相互收发数据包状态，若此时星上的遥测参数链路状态未处于预设值，则通过配置上变频模块的增益值使之回归预设值；执行完毕后进入下一步；
19、进行数据包收发测试与传输时延测试，包括：地检系统以预设间隔发送符合星载组网通信设备数据帧格式的数据包，连续发送预设数量的数据包，同时星载组网通信设备也会向地检系统发送相应数量的数据包；当地检系统发送完成，且基带板遥测参数缓存计数为零，同时地检系统接收到星载设备发送的全部数据包时，判定该测试用例执行成功，并存储地检系统接收到的数据包。
20、进一步地，所述数据包收发测试与传输时延测试包括六种测试用例，分别为4k双向数据传输、16k双向数据传输、64k双向数据传输、4k传输时延、16k传输时延、64k传输时延；所述六种测试用例中，星载组网通信设备设置工作速率分别为4k、16k、64k、4k、16k、64k。
21、进一步地，所述星间组网通信地面测试方法通过手动分步独立操作，或通过上位机发送的自动化测试指令序列，实现自动测试。
22、进一步地，基带接收积分值预设范围为-10～-20；路由表预设格式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述地面测试系统包括两种工作模式，分别为GNSS同步模式和自主同步模式；所述两种工作模式分别与星载组网通信设备的两种工作模式相对应。
3.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述时频源模块输出10MHz、100MHz两种参考频率，其中10MHz参考频率发送至综合基带模块作为FPGA的时钟信号；100MHz参考频率发送至上变频模块和下变频模块作为本振的参考频率。
4.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述工控机、综合基带模块、上变频模块、下变频模块、GNSS接收机模块通过TCP/IP协议连接，实现所述工控机对上变频模块的工作频率、发射增益进行配置调节，以及对下变频模块的工作频率、接收增益进行配置调节；以及对GNSS接收机模块的初始化、校时进行控制；以及对综合基带模块、上变频模块、下变频模块、GNSS接收机模块的工作状态及遥测参数进行实时监测和显示；以及
5.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述地面测试系统用于模拟星座中任意节点，实现与星座中任意卫星的双向通信；地面测试系统通信速率根据需要配置，通过调节链路衰减值模拟实现通信速率自适应。
6.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述地面测试系统接入卫星地面测试专用网时，在卫星地面测试系统的指令控制下完成系统模式校准、各测试用例的执行判读、测试数据的存盘，实现星载组网通信设备的测试。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统实现的一种小卫星星间组网通信地面测试方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种小卫星星间组网通信地面测试方法，其特征在于，所述数据包收发测试与传输时延测试包括六种测试用例，分别为4K双向数据传输、16K双向数据传输、64K双向数据传输、4K传输时延、16K传输时延、64K传输时延；所述六种测试用例中，星载组网通信设备设置工作速率分别为4K、16K、64K、4K、16K、64K。
9.根据权利要求7所述的一种小卫星星间组网通信地面测试方法，其特征在于，所述星间组网通信地面测试方法通过手动分步独立操作，或通过上位机发送的自动化测试指令序列，实现自动测试。
10.根据权利要求7所述的一种小卫星星间组网通信地面测试方法，其特征在于，基带接收积分值预设范围为-10～-20；路由表预设格式为AA 1 B B 0；链路状态预设值为48～69；其中，A为星载组网通信设备的MAC值，B为组网通信地面测试系统的MAC值。
...【技术特征摘要】
1.一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述地面测试系统包括两种工作模式，分别为gnss同步模式和自主同步模式；所述两种工作模式分别与星载组网通信设备的两种工作模式相对应。
3.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述时频源模块输出10mhz、100mhz两种参考频率，其中10mhz参考频率发送至综合基带模块作为fpga的时钟信号；100mhz参考频率发送至上变频模块和下变频模块作为本振的参考频率。
4.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述工控机、综合基带模块、上变频模块、下变频模块、gnss接收机模块通过tcp/ip协议连接，实现所述工控机对上变频模块的工作频率、发射增益进行配置调节，以及对下变频模块的工作频率、接收增益进行配置调节；以及对gnss接收机模块的初始化、校时进行控制；以及对综合基带模块、上变频模块、下变频模块、gnss接收机模块的工作状态及遥测参数进行实时监测和显示；以及根据星载组网通信设备的测试需求进行地面测试系统的mac值配置、时隙配置和路由配置；以及根据星载组网通信设备测试需求编制的测试用例对测试用例执行结果进行判读。
5.根据权利要求1所述的一种小卫星星间组网通信地面测试系统，其特征在于，所述地面测试系统用于模拟星座中任意节点，实现与星座...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红杰，韩孟飞，刘志佳，王谦，郝延福，高阳，王雪宾，莫鑫，冯兆祎，
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：
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