專利名稱：實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微小衛(wèi)星通信系統(tǒng)，特別涉及一種實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗 余的系統(tǒng)及方法。
背景技術：
衛(wèi)星屬于復雜的系統(tǒng)工程，一般由能源、計算機、測控、通信、姿控、結構、溫控等分 系統(tǒng)組成，有極高的可靠性要求，為了避免單機故障導致的單點失效風險，衛(wèi)星上的各設備 一般都有硬件備份。由于研制周期短、集成度高、費用低、設計靈活等特點，自上世紀80年代以來，國 際上微小衛(wèi)星的發(fā)展十分迅速，已有20多個國家和地區(qū)開展了微小衛(wèi)星的研究和工程實 踐(參見王曉海.微小衛(wèi)星技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.前沿技術2006. 0644-46)。我國在 微小衛(wèi)星技術領域的研究起步較晚，航天發(fā)展“十一五”規(guī)劃將“積極開展微小型衛(wèi)星研制 及技術試驗”作為一項重要的發(fā)展方向，自2000年1月清華大學首次成功發(fā)射“清華一號” 小衛(wèi)星至今，我國已發(fā)射了多顆微小衛(wèi)星。微小衛(wèi)星由于具有質量輕、體積小、功耗低、研制周期短等諸多優(yōu)點，日益 受到國際航天界的重視(參見林來興.小衛(wèi)星技術的發(fā)展和應用前景.中國航天 2006.1143-47)。雖然資源有限，微小衛(wèi)星同樣有極高的可靠性要求。如果照搬大衛(wèi)星的做 法，配置硬件備份，雖能提高可靠性，但也大大增加了衛(wèi)星的質量、體積、功耗，這可能是微 小衛(wèi)星總體所不能承受的，因此微小衛(wèi)星上某些設備沒有配置硬件備份，甚至一些重要的 功能設備(如發(fā)射機等，這里的發(fā)射機機泛指將信號按一定頻率發(fā)射出去的設備，可以分 為用來下發(fā)衛(wèi)星狀態(tài)信息的遙測發(fā)射機，用來下發(fā)圖片信息的數(shù)傳發(fā)射機，用來下發(fā)用戶 各種業(yè)務數(shù)據(jù)的其它發(fā)射機等等)也不能配置硬件備份。此前，衛(wèi)星(包括微小衛(wèi)星)上 的發(fā)射機一般僅用來發(fā)送特定類型的數(shù)據(jù)，如遙測發(fā)射機僅用來發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。這種情況 下，對于未配置發(fā)射機硬件備份的微小衛(wèi)星(這種配置很常見)來說，一旦某發(fā)射機發(fā)生故 障，就會導致相應數(shù)據(jù)發(fā)送功能喪失，存在嚴重的單點失效隱患，如遙測發(fā)射機故障會導致 遙測數(shù)據(jù)發(fā)送功能喪失，數(shù)傳發(fā)射機故障會導致圖片數(shù)據(jù)發(fā)送功能喪失等等。如何避免單 點失效，提高微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)下發(fā)的可靠性已成為本領域技術人員亟需解決的技術問題，迫 切需要在不增加星上硬件資源的前提下拓展新的思路。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)及方法， 以提高微小衛(wèi)星的可靠性。為達上述目的及其他目的，本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)，包 括設置在地面控制臺且用于發(fā)送模式切換指令的模式指令發(fā)送模塊、第一發(fā)射機、第二發(fā) 射機、用于接收模式指令發(fā)送模塊發(fā)送的模式切換指令，并根據(jù)指令啟動模式設置模塊設 置微小衛(wèi)星發(fā)送模式的模式指令處理模塊、用于設置數(shù)據(jù)發(fā)送模式的模式設置模塊；用于根據(jù)模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式啟動數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對相應待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行 處理的模式切換模塊，其中，處理后的數(shù)據(jù)都具有類型標識，發(fā)送模式包括第一類型數(shù)據(jù) 由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā) 射機發(fā)送的模式2、僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā) 射機發(fā)送的模式4、及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式5。此外，所述實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)還包括判斷所述微小衛(wèi)星是否 處于通信弧段內，并根據(jù)判斷結果來控制所述模式切換模塊是否啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模 塊。本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的方法，包括步驟1)設置不同類型數(shù) 據(jù)的5種發(fā)送模式，即第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射 的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送 的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā) 送的模式5 ;2)地面控制臺發(fā)送模式切換指令；3)微小衛(wèi)星上的模式切換指令處理模塊接 收所述模式切換指令，并根據(jù)所接收的模式切換指令，啟動所述模式設置模塊以設置所述 微小衛(wèi)星的發(fā)送模式；4)模式切換模塊根據(jù)所述模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式，啟動 數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對相應待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，其中，處理后的數(shù)據(jù)都具有類型標識；5) 所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)送至相應的發(fā)射機發(fā)送。此外，所述實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的方法還可包括判斷所述微小衛(wèi)星是 否處于通信弧段內，并根據(jù)判斷結果來控制所述模式切換模塊是否啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理 模塊的步驟。綜上所述，本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)及方法通過設置不同 工作模式，可使第一數(shù)據(jù)能通過第二發(fā)射機發(fā)送，而第二數(shù)據(jù)能通過第一發(fā)射機發(fā)送，由此 實現(xiàn)了兩類數(shù)據(jù)發(fā)送功能的冗余，避免了某臺發(fā)射機故障導致某類數(shù)據(jù)發(fā)送功能喪失的單 點失效隱患，提高了微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能的可靠性。


圖1為本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)基本結構示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)至少包括微小衛(wèi)星 及對所述微小衛(wèi)星進行控制的地面控制臺，其中，所述地面控制臺至少設置有模式指令發(fā) 送模塊，所述微小衛(wèi)星上至少設置有模式設置模塊、模式指令處理模塊、模式切換模塊、數(shù) 據(jù)發(fā)送處理模塊、第一發(fā)射機(即發(fā)射機1)、第二發(fā)射機(即發(fā)射機1)等。所述模式指令發(fā)送模塊用于設置不同類型數(shù)據(jù)的發(fā)送模式，其包括5種發(fā)送模 式，即第一類型數(shù)據(jù)(即數(shù)據(jù)1)由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型數(shù)據(jù)(即數(shù)據(jù)2)由第二發(fā) 射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā) 射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二 發(fā)射機發(fā)送的模式5，請參見表1 表1工作模式
所述模式指令發(fā)送模塊設置在地面，用于發(fā)送模式切換指令，例如，其發(fā)送從模式 1切換至模式3的切換指令。所述模式指令處理模塊設置在微小衛(wèi)星上，用于接收所述模式指令發(fā)送模塊所發(fā) 送的模式切換指令，并根據(jù)所接收的模式切換指令，啟動所述模式設置模塊以設置所述微 小衛(wèi)星的發(fā)送模式，例如接收到從模式1切換至模式3的切換指令，則所述模式設置模塊設 置所述微小衛(wèi)星的發(fā)送模式為模式3。所述判斷模塊判斷所述微小衛(wèi)星當前是否處于通信弧段內，并根據(jù)判斷結果來控 制所述模式切換模塊是否啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊，若是，則使所述模式切換模塊不啟 動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊，否則使所述模式切換模塊不啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊。所述模式切換模塊用于根據(jù)所述模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式啟動所述數(shù) 據(jù)發(fā)送處理模塊對相應待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，其中，處理后的數(shù)據(jù)都具有類型標識(即 幀格式)。請參見表2 表2數(shù)據(jù)處理
本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的方法至少包括以下步驟第一步設置不同類型數(shù)據(jù)的5種發(fā)送模式，即第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送 且第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、 僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、 及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式5，如表1所示。第二步地面控制臺發(fā)送模式切換指令，例如發(fā)送從模式2切換至模式3的切換指。第三步微小衛(wèi)星上的模式切換指令處理模塊接收所述模式切換指令，并根據(jù)所 接收的模式切換指令，啟動所述模式設置模塊以設置所述微小衛(wèi)星的當前發(fā)送模式為模式 3。第四步判斷模塊判斷所述微小衛(wèi)星是否處于通信弧段內，若是，進入第五步，否 則不啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊。第五步模式切換模塊根據(jù)所述模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式為模式3，啟 動數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對對數(shù)據(jù)1進行采集、編碼、組幀等處理，數(shù)據(jù)格式為幀格式1。請參見 表2，在各種模式下，數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2分別進行相應處理。第六步所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)送至相應的發(fā)射機予以發(fā)送，例 如在模式3下，由發(fā)射機1下發(fā)數(shù)據(jù)1，而在模式2下，發(fā)射機1下發(fā)數(shù)據(jù)2等，具體參見表 1。綜上所述，本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)及方法通過采用不同 工作模式的控制，可使第一發(fā)射機發(fā)生故障時，改由第二發(fā)射機發(fā)送不同類型數(shù)據(jù)，也可當 第二發(fā)射機發(fā)生故障時，改由第一發(fā)射機發(fā)送不同類型數(shù)據(jù)，由此可有效解決當某一發(fā)射 機發(fā)生故障時導致相應數(shù)據(jù)無法發(fā)送的問題，進而可提高微小衛(wèi)星的通信可靠性；而且本 發(fā)明采用程序來控制同一下行通道發(fā)送不同類型的數(shù)據(jù)，也無需增加額外的硬件設備。
本發(fā)明提出并成功應用的功能冗余一體化的設計方法，從微小衛(wèi)星的特點出發(fā)， 節(jié)省了寶貴的資源，解決了功能冗余的問題，提高了可靠性，為微小衛(wèi)星的冗余設計提供了 一個新的思路，可推廣應用到常規(guī)衛(wèi)星等多個空間技術領域，有很強的工程應用價值和廣 泛的推廣意義。以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的 任何修改或局部替換，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
一種實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)，其包括第一發(fā)射機、第二發(fā)射機、以及數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊，其特征在于還包括模式指令發(fā)送模塊，設置在地面控制臺，用于發(fā)送模式切換指令；模式設置模塊，用于設置不同類型數(shù)據(jù)的發(fā)送模式，其設置有5種發(fā)送模式，即第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式5；模式指令處理模塊，用于接收所述模式指令發(fā)送模塊所發(fā)送的模式切換指令，并根據(jù)所接收的模式切換指令，啟動所述模式設置模塊以設置所述微小衛(wèi)星的當前發(fā)送模式；模式切換模塊，用于根據(jù)所述模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式啟動所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對相應待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，其中，處理后的數(shù)據(jù)都具有類型標識。
2.如權利要求1所述的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)，其特征在于還包括判 斷所述微小衛(wèi)星是否處于通信弧段內，并根據(jù)判斷結果來控制所述模式切換模塊是否啟動 所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊。
3.一種實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的方法，其特征在于包括步驟1)設置不同類型數(shù)據(jù)的5種發(fā)送模式，即第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型 數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、僅第一類型 數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、及僅第二類 型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式5 ； 地面控制臺發(fā)送模式切換指令；微小衛(wèi)星上的模式切換指令處理模塊接收所述模式切換指令，并根據(jù)所接收的模式切 換指令，啟動所述模式設置模塊以設置所述微小衛(wèi)星的當前發(fā)送模式；模式切換模塊根據(jù)所述模式設置模塊設置的當前發(fā)送模式，啟動數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊對 相應待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，其中，處理后的數(shù)據(jù)都具有類型標識； 所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)送至相應的發(fā)射機發(fā)送。
4.如權利要求1所述的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的方法，其特征在于還包括判 斷所述微小衛(wèi)星是否處于通信弧段內，并根據(jù)判斷結果來控制所述模式切換模塊是否啟動 所述數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的實現(xiàn)微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能冗余的系統(tǒng)及方法，首先設置不同類型數(shù)據(jù)的5種發(fā)送模式，即第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送且第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)射的模式1、僅第二類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式2、僅第一類型數(shù)據(jù)由第一發(fā)射機發(fā)送的模式3、僅第一類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式4、及僅第二類型數(shù)據(jù)由第二發(fā)射機發(fā)送的模式5，模式切換模塊根據(jù)模式切換指令切換至相應的發(fā)送模式，數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)由相應的發(fā)射機發(fā)送，支持當一發(fā)射機發(fā)生故障時，可由另一發(fā)射機發(fā)送本該由一發(fā)射機發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而在未配置硬件備份設備的情況下，實現(xiàn)了兩類數(shù)據(jù)發(fā)送功能的冗余，提高了微小衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送功能的可靠性。
文檔編號H04B7/185GK101867436SQ20091004929
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權日2009年4月14日
發(fā)明者何濤, 周依林, 曹金, 白雪柏 申請人:上海微小衛(wèi)星工程中心