[发明专利]无线电通信系统和在无线电通信系统中使用的目标地面站

说明书

无线电通信系统使用在随机近地轨道中的分布于预定的北纬和南纬范围内的100到200个卫星。卫星本身借助于用于确定卫星的位置的机载全球导航卫星系统电路和用于实时计算从卫星在特定时刻的位置到目标地面站的方向的通路创建电路，来在地面站之间创建经由多个卫星之间的无线电链路的无线电通路。卫星中的指向性天线发射路由无线电信号，以提高被其他卫星接收的概率。一种实施方式通过下述方式促进卫星到卫星链路的创建，该方式为给每个卫星分配独特标识符、存储对系统中所有绕轨道运行的卫星在任何特定时间的位置进行限定的轨道信息、并且在无线电信号中包括与发射卫星相关联的独特标识符。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月11日提交的美国临时专利申请no.62/596,928的权益，其全部内容通过引用合并于本文。本发明人的于2017年7月21日提交的美国专利申请no.15/656,111、2017年9月29日提交的美国专利申请no.15/719,611、2017年11月2日提交的美国专利申请no.62/580,463和2017年12月7日提交的美国专利申请no.62/595,919以及本发明人的于2018年3月1日公布的国际专利申请WO 2018/039292的全部内容也通过引用合并于本文。

本发明的背景

技术领域

本发明涉及使用绕轨道运行(orbit，进入空间轨道、沿轨道运行、环行)的链接节点将数据从地面上的一个位置传输到另一位置，并且更特别地，涉及在充足数量的一系列众多随机轨道卫星中的卫星之间建立无线电链路，以使得能够在地球表面上的远距离地面站之间经由包括一个或多个卫星到卫星无线电链路的无线电通路来传输数据。

背景技术

本发明人的美国申请no.15/656,111(有时被称为“'111申请”)公开了新颖的无线电通信系统，其采用了在随机轨道中的无需主动机载姿态控制的卫星。(在本说明书和交叉引用的申请中使用的“随机轨道”的特殊含义将在下面进一步重申。)与许多已知的空基(space-based，基于空间的、天基)通信系统中的卫星不同，在'111申请中的卫星没有推进系统或可移动的机械部件来使它们保持在特定的轨道或姿态。因此，卫星可以做得非常小、轻并且低成本，其目的是允许以建立在常见的现有技术卫星通信系统中使用的这类卫星基础结构所需要的成本的小部分来将一系列可能数百个卫星发射并嵌入到轨道中。在一种实施方式中，本发明人的现有系统使用充足数量的这种卫星，最多达200个或更多，以使得从地球表面的任何给定区域都将有多个卫星处于视线中变得可能。通过将创建无线电链路的独特方式与新颖的卫星天线结构相结合，该系统可以轻松地建立地面到卫星的无线电链路以用于从卫星系列到地面以及从地面到卫星系列的数据通信。本发明人的'111申请和申请no.15/719,611(有时称为“'611申请”)公开了用于本文公开的系统中使用的卫星的天线结构的各种实施方式。

在该‘111和‘611申请中的卫星无线电系统主要取决于以下概率：在随机轨道中具有足够卫星的情况下，在地面站和其他卫星(统称为“节点”)的视线中将有充足数量的卫星来使得在两个不同节点上的天线配对在一起并形成节点间无线电链路。但是，随着更多的卫星到卫星链路被合并到通路中，能够在任何两个地面站之间创建无线电通路的概率(probability，可能性)降低。像在'111和'611申请中描述的那样配置的卫星天线使在不同卫星上的天线将形成配对的概率增大，但是两个地面站之间最可靠的通路创建将涉及通过单个卫星的双跳通路(two-hop route，两跳式通路)。这是因为地面站可以使用更多的天线并使它们变得更强大，因为地面站不像具有相对地低增益天线和有限的可用电功率的卫星那样在大小或重量上是受限的。