星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法和系统与流程

1.本发明属于航天器随遇接入测控技术领域，尤其涉及一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法和系统。


背景技术：

2.现有测控技术领域中有如下需求，随遇测控终端在入网、在网、离网全过程中，快速识别卫星星务发出的突发性应急测控指令，选择接入信道，进行业务申请操作，执行星载端的转业务操作，并且根据跨层查询策略对终端状态、测控业务状态进行快速研判后，建立、维持、撤销星地测控业务链路。
3.随遇测控体制有以下特点：
4.1、空口协议为卫星新型随遇接入测控体制。
5.2、天地基一体化随遇接入系统，包含了3个地面全景波束随遇接入测控站和天链中继卫星sma全景波束随遇接入系统。
6.3、支持中低轨飞行器、巨型星座的全时、自动化测控，显著减少地面运管人员工作量。
7.4、系统兼容常规地基、车载、船载测控资源，全景波束随遇接入系统解决测控的覆盖性、及时性问题，常规多平台测控资源解决特殊用户支持、测控热点的问题。
8.随遇测控终端有以下特点；
9.1、物理层：支持站间同码不同频点广播信号的快速同步解调；支持站内分层波束间同频同码不同相位广播信号的快速同步解调；两种方式有效提高了随遇接入协议中多址接入的可扩展性；针对星载终端的处理资源受限的问题，开发新型高效极化码编码方案。
10.2、数据链路层：解决了测控对象的站内移动性管理问题，站内波束间切换及站间信号切换时，测控业务不中断，用户对切换无感。
11.3、网络层：联合常规多平台测控资源，解决了测控对象空闲态的移动性管理问题，
12.支持卫星端和地面端突发应急测控，系统响应时间优于10s。
13.星载端的突发测控功能主要在随遇测控终端内实现，现有技术无法满足系统响应时间优于10s的要求。


技术实现要素：

14.本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法和系统，完成航天器在新型随遇接入测控体制下自主发起突发测控请求工作，在星端快速完成接入信道选择，启动突发测控业务申请操作，实时检测突发测控业务链路工作情况，协同地面快速建立、维持、撤销突发测控业务链路，从而完成星载随遇测控终端突发测控的快速响应。
15.为了解决上述技术问题，本发明公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法，包括：
16.当星载随遇测控终端接收到突发测控请求后，选择最优接入信道；
17.通过所选择的最优接入信道启动突发测控业务申请，完成星载随遇测控终端的转业务操作；
18.当星载随遇测控终端的转业务操作完成后，跨测控平台，对星地测控系统当前开展的测控业务情况进行实时检测，得到检测结果并输出。
19.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，突发测控请求为：卫星在任意时刻、任意位置通过星务计算机发起的测控请求。
20.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，发起突发测控请求的卫星满足如下两个条件：
21.条件1：天地基全景波束系统覆盖范围内的卫星；
22.条件2：处于在网空闲态的卫星。
23.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，选择最优接入信道，包括：
24.在天地基全景波束系统覆盖区内，星载随遇测控终端对上行广播信号进行持续检测，得到上行广播信道检测结果；
25.根据星务计算机送来的突发测控事件优先级指示，确定测控事件优先级；
26.获取最佳地面接入点信息；
27.根据上行广播信道检测结果、测控事件优先级和最佳地面接入点信息，选择最优接入信道。
28.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，根据上行广播信道检测结果、测控事件优先级和最佳地面接入点信息，选择最优接入信道，包括：
29.根据上行广播信道检测结果，确定权重w1；根据测控事件优先级，确定权重w2；根据最佳地面接入点信息，确定权重w3；根据w1、w2、w3的值，确定总权重w的值；根据确定的总权重w的值，选择最优接入信道；
30.其中，当上行广播信道检测结果为成功时，w1＝1；当上行广播信道检测结果为失败时，w1＝0；当测控事件优先级指示的测控事件为高优先级时，w2＝1；当测控事件优先级指示的测控事件为普通优先级时，w2＝0；当确定存在最佳地面接入点时，w3＝1；当确定不存在最佳地面接入点时，w3＝0；w＝w1&w2&w3。
31.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，根据确定的总权重w的值，选择最优接入信道，包括：
32.当w＝000时，进入星上计时等待，等待重新检测到上行广播信号，更新地面最佳接入点后，再选择最优接入信道；
33.当w＝001时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；
34.当w＝010时，选择中继接入点作为最优接入信道；
35.当w＝011时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；
36.当w＝100时，选择中继接入点作为最优接入信道；
37.当w＝101时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；
38.当w＝110时，选择中继接入点作为最优接入信道；
39.当w＝111时，同时选择地面最佳接入点和中继接入点作为最优接入信道。
40.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，对星地测控系统当前开展的测控业务情况进行实时检测，得到检测结果并输出，包括：
41.对相关业务测控应答机的遥控通道、测量通道工作状态以及星务计算机的工作状态进行实时检测，得到检测结果；
42.将检测结果按规则进行运算操作，得到运算结果；
43.实时将运算结果和空间位置信息，以周期汇报的形式提供给地面，并引导地面业务波束精密指向，从而完成星载随遇测控终端对突发测控业务的快速响应。
44.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，对相关业务测控应答机的遥控通道、测量通道工作状态以及星务计算机的工作状态进行实时检测，得到检测结果，包括：
45.突发测控业务启动后，星载随遇测控终端通过星务计算机实时对星地测控系统内其他测控应答机的物理层状态进行采样，采样速率为fs，获得上行/前向通道信号载波锁定指示α
k
、伪码锁定指示β
k
、位同步锁定指示γ
k
、帧同步锁定指示δ
k
、译码同步锁定指示ε
k
；其中，α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
、ε
k
取值为1时，表示锁定；α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
、ε
k
取值为0时，表示失锁定；
46.分别按不同单机、不同通道，将α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
和ε
k
进行乘法运算，得到链路状态link_index
k
；
47.将得到的各采样点的link_index
k
进行累加平均，得到总链路状态link_index；
48.任意一路通道满足：link_index≥thre_cent，则表明上行/前向业务链路建立成功thre_cent。
49.在上述星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法中，
50.link_index
k
＝α
k
*β
k
*γ
k
*δ
k
*ε
k
。
[0051][0052]
其中，n表示累加点。
[0053]
相应的，本发明还公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法，包括：
[0054]
突发测控请求模块，用于在任意时刻、任意位置通过星务计算机发起的测控请求；
[0055]
转业务测控模块，用于在星载随遇测控终端接收到突发测控请求后，选择最优接入信道；通过所选择的最优接入信道启动突发测控业务申请，完成星载随遇测控终端的转业务操作；当转业务操作完成后，跨测控平台，对星地测控系统当前开展的测控业务情况进行实时检测，得到检测结果；
[0056]
快速响应模块，用于将检测结果和空间位置信息，以周期汇报的形式提供给地面，并引导地面业务波束精密指向，从而完成星载随遇测控终端对突发测控业务的快速响应。
[0057]
本发明具有以下优点：
[0058]
(1)本发明公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方案，在不增加星载终端运算负担，以及降低突发测控误判风险的情况下，简化算法设计，采用基于上行广播信道检测及测控事件优先级的接入信道选择方法，分别从上行广播信号检测和测控
事件优先级两个维度，选择接入信道，启动业务申请操作，完成星载端的转业务操作。
[0059]
(2)本发明公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方案，采用跨平台业务状态实时快速检测方法，快速检测业务测控链路状态，将状态信息通过接入信道，实时告知地面，协同地面快速完成、建立、撤销测控链路。
[0060]
(3)本发明公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方案，使星载随遇测控终端在新型随遇接入测控体制中首次完成了卫星的突发测控功能。
附图说明
[0061]
图1是本发明实施例中一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法的步骤流程图；
[0062]
图2是本发明实施例中一种最优接入信道的选择流程图；
[0063]
图3是本发明实施例中一种跨平台业务状态实时快速检测流程图；
[0064]
图4是本发明实施例中一种星载随遇测控终端的组成框图。
具体实施方式
[0065]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
[0066]
本发明的核心思想之一在于：星载端的突发测控功能主要在星载随遇测控终端内实现，为了满足系统响应时间10s的要求，本发明提出一种全新的星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法。该方法能够实现空闲态卫星在天地基全景波束系统的覆盖范围内，在在网阶段，一旦有突发测控请求，星载随遇测控终端能够在10s以内快速完成转业务操作，建立端到端可靠的测控链路。此种方法已经在原理样机、正样中得到成功应用，并在整星联试、星地对接中充分验证了该方法的有效性和可行性。
[0067]
如图1，在本实施例中，该星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法，包括：
[0068]
步骤101，当星载随遇测控终端接收到突发测控请求后，选择最优接入信道。
[0069]
在本实施例中，突发测控请求具体是指：卫星在任意时刻、任意位置通过星务计算机发起的测控请求。其中，发起突发测控请求的卫星满足如下两个条件：条件1：天地基全景波束系统覆盖范围内的卫星；条件2：处于在网空闲态的卫星。
[0070]
优选的，如图2，最优接入信道的具体选择方式如下：在天地基全景波束系统覆盖区内，星载随遇测控终端对上行广播信号进行持续检测(对广播信号持续进行捕获、跟踪、解调、译码、解密操作，以最终解密成功为检测成功标志)，得到上行广播信道检测结果；根据星务计算机送来的突发测控事件优先级指示，确定测控事件优先级；获取最佳地面接入点信息(由星载随遇测控终端根据上行广播信号以及空间信息等判断估计得到)；根据上行广播信道检测结果、测控事件优先级和最佳地面接入点信息，选择最优接入信道。
[0071]
进一步的，可以根据上行广播信道检测结果，确定权重w1；根据测控事件优先级，确定权重w2；根据最佳地面接入点信息，确定权重w3；根据w1、w2、w3的值，确定总权重w的值；根据确定的总权重w的值，选择最优接入信道。其中，当上行广播信道检测结果为成功时，w1＝1；当上行广播信道检测结果为失败时，w1＝0；当测控事件优先级指示的测控事件
为高优先级时，w2＝1；当测控事件优先级指示的测控事件为普通优先级时，w2＝0；当确定存在最佳地面接入点时，w3＝1；当确定不存在最佳地面接入点时，w3＝0；w＝w1&w2&w3。
[0072]
进一步的，如表1所示：
[0073]
w1w2w3w＝w1&w2&w3最优信道选择000000进入星上计时等待001001选择地面最佳接入点010010选择中继接入点011011选择地面最佳接入点100100选择中继接入点101101选择地面最佳接入点110110选择中继接入点111111同时选择地面最佳接入点和中继接入点
[0074]
表1，最优信道选择示意表
[0075]
可见，当w＝000时，进入星上计时等待，等待重新检测到上行广播信号，更新地面最佳接入点后，再选择最优接入信道；当w＝001时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；当w＝010时，选择中继接入点作为最优接入信道；当w＝011时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；当w＝100时，选择中继接入点作为最优接入信道；当w＝101时，选择地面最佳接入点作为最优接入信道；当w＝110时，选择中继接入点作为最优接入信道；当w＝111时，同时选择地面最佳接入点和中继接入点作为最优接入信道。
[0076]
步骤102，通过所选择的最优接入信道启动突发测控业务申请，完成星载随遇测控终端的转业务操作。
[0077]
步骤103，当星载随遇测控终端的转业务操作完成后，跨测控平台，对星地测控系统当前开展的测控业务情况进行实时检测，得到检测结果并输出。
[0078]
在本实施例中，如图3，当星载随遇测控终端的转业务操作完成后，跨测控平台，对相关业务测控应答机的遥控通道、测量通道工作状态以及星务计算机的工作状态进行实时检测，得到检测结果；将检测结果按规则进行运算操作，得到运算结果；最后，实时将运算结果和空间位置信息，以周期汇报的形式提供给地面，并引导地面业务波束精密指向，从而完成星载随遇测控终端对突发测控业务的快速响应。
[0079]
优选的，突发测控业务启动后，星载随遇测控终端通过星务计算机实时对星地测控系统内其他测控应答机的物理层状态进行采样，采样速率为fs，获得上行/前向通道信号载波锁定指示α
k
、伪码锁定指示β
k
、位同步锁定指示γ
k
、帧同步锁定指示δ
k
、译码同步锁定指示ε
k
；分别按不同单机、不同通道，将α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
和ε
k
进行乘法运算，得到链路状态link_index
k
；将得到的各采样点的link_index
k
进行累加平均，得到总链路状态link_index；任意一路通道满足：link_index≥thre_cent，则表明上行/前向业务链路建立成功thre_cent。其中，α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
、ε
k
取值为1时，表示锁定；α
k
、β
k
、γ
k
、δ
k
、ε
k
取值为0时，表示失锁定。
[0080]
进一步的：
[0081]
link_index
k
＝α
k
*β
k
*γ
k
*δ
k
*ε
k
。
[0082][0083]
其中，n表示累加点。
[0084]
在本实施例中，地面根据星载随遇测控终端发送的实时运算结果和空间位置信息，实时对突发测控业务的链路状态进行检查确认，同时该实时运算结果和空间位置信息也作为信标，进行业务波束引导。
[0085]
在本发明的一优选实施例中，如图4，该星载随遇测控终端具体可以包括：射频宽带接收通道、射频宽带发射通道、电源、接入控制单元和测控业务单元等。其中，射频宽带接收通道接收来自天线微波网络送来的上行广播信号以及上行/前向业务信号；将接收的上行广播信号以及上行/前向业务信号下变频至中频信号，给接入控制单元；接入控制单元对接收到的中频信号进行解调，根据解调信息，发送控制指令，启动测控业务单元；测控业务单元实时将业务状态遥测信息发送至接入控制单元后，接入控制单元形成下行/反向接入申请帧，通过射频宽带通道发送至天线；同时测控业务单元实时收集整星遥测信息，形成下行/返向业务帧，通过射频宽带通道发送至天线。本发明提出的全新的星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法，主要在星载随遇测控终端的接入控制单元中完成。
[0086]
在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种星载随遇测控终端在网空闲态快速转业务测控方法，包括：突发测控请求模块，用于在任意时刻、任意位置通过星务计算机发起的测控请求；转业务测控模块，用于在星载随遇测控终端接收到突发测控请求后，选择最优接入信道；通过所选择的最优接入信道启动突发测控业务申请，完成星载随遇测控终端的转业务操作；当转业务操作完成后，跨测控平台，对星地测控系统当前开展的测控业务情况进行实时检测，得到检测结果；快速响应模块，用于将检测结果和空间位置信息，以周期汇报的形式提供给地面，并引导地面业务波束精密指向，从而完成星载随遇测控终端对突发测控业务的快速响应。
[0087]
对于系统实施例而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。
[0088]
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
[0089]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。