随着科技的进步和人类对宇宙探索的深入,航天任务变得越来越复杂和多样化。在这个过程中,通信技术的发展起到了至关重要的作用。近年来,互联网星座作为一种新兴的通信技术,为航天任务提供了强大的通信支援,为航天器与地面之间的数据传输、指挥控制和协同工作提供了高效、可靠的解决方案。
互联网星座技术基本原理
卫星互联网星座指一组运行在特定轨道的通信卫星,通过无线电、激光等手段通信互联形成的全球卫星通信网络,通过星间链路和地面终端实现全球范围内的互联网接入和数据传输。这些卫星由众多小型卫星组成,具有覆盖范围广、通信容量大、延时低等特点,可以实现全球无缝覆盖。
通信星座系统主要分为空间段、地面段、用户段三部分构成。
空间段主要指由多颗通信卫星组成的通信星座,负责提供数据传输、信号中继和路由选择等功能,为实现广域高速的数据传输能力,互联网星座通常采用高轨与低轨卫星结合的方式,高轨卫星支持较远距离和较高覆盖范围通信,但传输速度较慢,低轨星座传输速度快、延迟低但覆盖范围小,通过对互联网星座构型设计实现两种卫星的能力互补,形成高效、稳定的全球通信网络。
地面段主要由运控中心和信关站组成,运控中心负责整个卫星星座的管理和调度,包括卫星轨道控制、星间链路管理、数据传输监控等,以及对信关站的管理调度;信关站负责将地面段信号与空间段卫星进行转换及传输,实现地面与卫星间的通信以及对目标卫星的有效控制,互联网星座通常会在全球范围内建立多个信关站,形成地面通信网络,确保全球范围内的高质量通信覆盖。
互联网星座通信
支援航天任务中的应用方式
互联网星座作为一种新兴的通信方式,以其全球覆盖、高速传输和灵活配置的特点,为航天任务提供强有力的通信保障。为满足通信保障需求,各类航天器上需要搭载卫星通信、遥控指令接收、应急通信等星座终端,此类终端具备小型化、轻量化、高可靠和兼容性等特点。在具体通信方式选择上,如StarLink星座在通信方式上采用天星天网形式,空间段以激光星间链路及星上路由实现通信通路的快速构建,直接连接服务和用户,对于地面段关口站和用户终端主要采用微波形式,如Ku/Ka等频段可实现较好的对地覆盖性,V频段可实现信号增强和针对性服务;对于航天任务中的航天器、卫星等用户,也可采用激光通信手段发挥互联网星座的实时通信保障能力。
星图测控互联网星座通信支援
仿真技术服务
星图测控经过多年的行业积累,在轨道动力学、姿态动力学、遥测数据融合、目标特性分析等多个专业学科掌握了自主创新的核心技术,与大数据、人工智能等新一代信息技术相融合,完成数字太空系列软硬件产品的研发,形成了以洞察者Space Insighter产品为核心,以航天业务方向为牵引的天路Space Link、天控Space OS、天感Space SDA、天仿Space Sim、天视Space XR系列产品。
地月空间轨道任务仿真系统以公司核心产品洞察者为基础,以高精度算法库、海量目标库等一系列计算工具、场景数据为支撑,构建互联网星座通信支援仿真系统,快速搭建星座部署及构型保持、星间链路运行管理、天基资源协同分发等仿真场景,综合考虑星座碰撞预警及构型保持、星地星间通信中断等情况,突破星座变轨控制及相位捕获策略、星间网络拓扑路由时隙算法、星地星间多链路协同分发等关键技术,完成对大规模互联网星座及信关站星地星间通信传输的高精度仿真,并在项目中实现了互联网星座通信支援仿真技术的工程化应用验证,能够针对不同用户需求提供一系列定制化开发服务。
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