[发明专利]一种载人航天器的天基测控通信系统

说明书

本发明涉及一种载人航天器的天基测控通信系统，包括：窄波束中继子系统，所述窄波束中继子系统包括窄波束中继终端、窄波束中继天线和高速数据处理设备；宽波束中继子系统，所述宽波束中继子系统包括宽波束中继终端和宽波束中继天线；中央控制子系统，所述中央控制子系统分别通过所述窄波束中继子系统和所述宽波束中继子系统接收和发送前向和返向信号；所述宽波束中继天线具有两组。窄波束中继子系统根据载人航天器的正常运行姿态和轨道运行状态与天基测控网进行链路连接，从而实现天基测控网与载人航天器之间的通信。在载人航天器的姿态出现较大变化的情况下，宽波束中继子系统实现载人航天器通信系统的全向覆盖。

技术领域

本发明涉及一种天基测控通信系统，尤其涉及一种载人航天器的天基测控通信系统。

背景技术

在载人航天任务中，中继卫星系统构成的天基测控网的应用提升了测控网的覆盖范围，有效的保证了各类载人航天器在轨试验任务的顺利执行。随着载人航天发射任务更加频繁，对测控网的高速数传、目标测控等技术要求更高，天基测控网在载人航天任务中的应用更加广泛。

目前，为满足测控和数据传输的需求，载人航天器天基测控系统通常配置S/Ka双频段中继终端和窄波束中继天线来满足需求。但是，窄波束中继天线需要根据载人航天器的姿态及轨道进行跟踪控制，若载人航天器的姿态控制精度较差、姿态异常等情况都影响窄波束中继天线的正常使用。同时，窄波束中继天线无法在发射段及入轨初期使用，导致载人航天器在此阶段需完全依赖于陆海基测控网。窄波束中继天线仅适用于载人航天器单一象限上，测控覆盖范围容易受载人航天器姿态影响。

例如，授权公告号为CN103490808B，名称为“基于扩频体制的星载S频段中继用户终端系统及应用方法”的发明专利公开了一种方案。其中，包括:测控应答机，通过宽波束S接收天线与中继卫星建立S频段测控链路，进行前向遥控通信；测控应答机通过功率放大器将返向遥测信号功率放大，通过宽波束S发射天线或窄波束Ka/S天线与中继卫星建立测控链路，进行返向遥测通信；功率放大器为一路输入、二路输出，可通过卫星程控或地面指令控制两路信号的通断。本方案中实现了卫星在轨运行过程中与天基测控网的通信，但在卫星的发射、入轨等任务阶段仍无法与天基测控网进行通信，无法满足载人航天器在全任务阶段与天基测控网的通信需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种载人航天器的天基测控通信系统，保证载人航天器在全任务阶段与天基测控网进行通信。

为实现上述发明目的，本发明提供一种载人航天器的天基测控通信系统，包括：

窄波束中继子系统，所述窄波束中继子系统包括窄波束中继终端、窄波束中继天线和高速数据处理设备；

宽波束中继子系统，所述宽波束中继子系统包括宽波束中继终端和宽波束中继天线；

中央控制子系统，所述中央控制子系统分别通过所述窄波束中继子系统和所述宽波束中继子系统接收和发送前向和返向信号；

所述宽波束中继天线具有两组。

根据本发明的一个方面，两组所述宽波束中继天线分别位于载人航天器的I、III象限，所述窄波束中继天线位于载人航天器的III象限。

根据本发明的一个方面，所述中央控制子系统中设有用于对所述宽波束中继子系统的工作状态进行控制的测控安全模式。

根据本发明的一个方面，所述中央控制子系统通过地面控制方式或者自动判断控制方式启动所述测控安全模式；

采用所述地面控制方式时，地面对载人航天器的姿态判断，若姿态异常，地面向载人航天器发送接通指令使所述中央控制子系统中的测控安全模式启动；

采用自动判断控制方式时，所述中央控制子系统对载人航天器的姿态自主判断，若姿态异常，所述中央控制子系统自主发送接通指令使所述中央控制子系统中的测控安全模式启动。