[发明专利]使用轨道平面交叉来优化卫星间数据传送的简化的卫星间链路通信

说明书

在一种用于卫星间通信的方法和设备中，卫星和共享轨道平面的相邻卫星之间的发射经由后置天线或前置天线发生，且所述卫星和不共享轨道平面的相邻卫星之间的发射经由在轨道平面交叉期间定时的所述后置天线或所述前置天线发生。即使总路径长度和链路数目高于使用边到边传送的卫星间通信时，也发生这种情形。

技术领域

本公开大体上涉及轨道中的卫星之间的卫星间通信。本公开更确切地说涉及用于执行多个卫星上的多链路数据传送的设备和技术，所述多个卫星中的一些可能处于不同轨道平面中。

优先权和相关申请的交叉参考

本申请要求2017年3月2日提交的标题为“用于近实时、连续和全局连接性的卫星星座网络内的低成本和低复杂性卫星间链路通信的方法(Method for Low-Cost and Low-Complexity Inter-Satellite Link Communications within a SatelliteConstellation Network for Near Real-Time,Continuous,and Global Connectivity)”的第62/465,945号美国临时专利申请的优先权且是该美国临时专利申请的非临时专利申请。该申请的整个公开内容出于所有目的特此以引用的方式并入本文中，如同在本文献中完全阐述一般。

本申请还出于所有目的以引用的方式并入了2017年12月28日提交的标题为“用于处置在轨道环境中运行的航天器和使用陆地基站通信的陆地电信装置之间的通信的方法和设备(Method and Apparatus for Handling Communications Between SpacecraftOperating in an Orbital Environment and Terrestrial TelecommunicationsDevices that Use Terrestrial Base Station Communications)”的第15/857,073号美国专利申请，如同在本文献中完全阐述一般。

背景技术

使用卫星的通信提供仅仅基于地面的通信所不具备的优点，但可能也受制于比基于地面的通信更多的约束。举例来说，卫星必须保持在地球表面上方特定距离的轨道中，一个卫星无法同时覆盖整个地球表面，且除地球同步卫星外，卫星相对于地球表面运动。因此，常常需要使用卫星的星座，并且，在一个基于地面的用户装置需要与另一基于地面的用户装置通信但它们并非都在一个卫星的覆盖面内的情况下，可能需要卫星间通信。地球同步卫星可能具有足够大的覆盖面，使得整个地球表面可被四个卫星覆盖面覆盖，但在近地轨道(LEO)卫星的情况下，覆盖面可能是具有约1,000km直径的近似圆形。在这种情况下，可能需要约1,000到2,000个卫星的星座以便具有在相异轨道平面中连续地覆盖整个地球表面的覆盖面。即使在近似在包含地球赤道的平面中沿轨道运行的地球同步卫星的情况下，完全覆盖度也不容易实现，因为极点未被地球同步卫星较好地覆盖，且可能需要使用相异轨道平面的星座，例如地球同步卫星和极卫星的星座。

如果源装置和目的地装置都在一个卫星的覆盖面内，则源装置可通过发射由卫星接收的信号而将数据发送到所述卫星，且所述卫星可通过发射由目的地装置接收的信号而将数据发送到目的地装置。如果源装置和目的地装置并非都在一个卫星的覆盖面内，则需要更多条件。在这种情况下，必须从一个覆盖面到另一覆盖面获得所述数据。更具体地，从源装置到目的地装置的链路路径不止是从源装置到卫星到目的地装置的路径。

在一些方法中，星座包括多个轨道平面，且以网格的方式进行数据通信卫星的布设，其中数据从一个卫星发射到在发射器前面(被称作北，但在发射器下方的地球表面上其可能不是与北相同的方向)的另一卫星、在发射器后面(南)的一个卫星、发射器的一侧(西)或另一侧(东)。虽然后置和前置接收器可能相对于发射器处于稳定定向，但东和西卫星处于不同轨道平面，因此其相对于发射器的定向变化。这可能需要宽带天线，宽带天线可能效率低下、昂贵且增加链路预算、重量预算和功率预算。