[发明专利]一种基于编队卫星的星间通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于编队卫星的星间通信系统，其特征在于，该系统包括全向信号收发的通信天线组阵，多通道搜索/捕获/跟踪的星间链路终端，用于星间数据收发和筛选的处理器，射频通道，星间链路管理单元和星间基带，其中，

所述通信天线组阵中的天线采用反向布局，两幅相反指向的天线方向图组成全向覆盖的天线阵方向图，

所述星间链路管理单元控制至少两路星间基带对一组星间射频通道的数据进行收发处理，所述星间链路管理单元采用多通道并行捕获技术同时对空域中的同一集群卫星信号进行搜索，

通过队列式多路由通信技术，直接或间接地对集群中所有卫星的星间信息进行交换，采用转发时延动态优化技术，处理器根据当前数据的优先级确定发送时机，将重要数据的转发时延降到最低，采用多路信息优选技术，处理器根据时标特性对多通道输出的数据进行筛选，

所述两路星间基带、射频通道、通信天线组阵组成的星间链路实现星间数据的异源同步收发，每颗卫星的星间链路同时对它星的至少两路异源信号进行捕获、跟踪及选择，自主地根据当前星间距离、星间通信情况进行速率调整，星间链路的工作模式配置和控制由星间链路管理单元统一进行同步管理；所述通信天线组阵至少包括用于与地球建立通信链路的对地天线(17)以及按照环绕所述对地天线(17)的方式设置的至少两个对天天线(16)，所述星间链路管理单元(13)配置为在星间距离动态变化的过程中通过改变信号的频率的方式改变星间的通信模式，其中：

对天天线(16)按照位置能够彼此相对改变和/或倾斜角度能够相对改变的方式布置以动态响应所述通信模式的改变，使得所述通信天线组阵的增益及紧凑度最大；所述通信天线组阵还包括彼此嵌套的第一反射盘(18)和第二反射盘(19)，所述对地天线(17)设置于所述第一反射盘(18)上，所述对天天线(16)按照能够沿所述第二反射盘(19)的滑动槽(22)径向滑动的方式设置于所述第二反射盘(19)上，其中：

对天天线(16)按照沿第二反射盘(19)的滑动槽 (22) 径向滑动的方式改变其相对位置，对天天线(16)按照旋转以改变其与所述第二反射盘(19)之间的夹角的方式改变其倾斜角度；

对天天线(16)至少包括巴伦(16a)、底板(16b)、第一金属悬臂(16c)、第二金属悬臂(16d)和若干个螺旋天线(16e)。

2.根据权利要求1所述的星间通信系统，其特征在于，所述对天天线能够由锥形四臂螺旋天线限定并以此限定出均呈椭圆形的顶端面(20)和底端面(21)，其中：

顶端面(20)的几何中心与第一反射盘的几何中心的第一距离(S1)以及底端面(21)的几何中心与第一反射盘的几何中心的第二距离(S2)之间满足公式：S2＝(f₀/f₁)*S1，其中，f₀是信号通信带宽的最高频率，f₁是信号通信带宽的最低频率。

3.根据权利要求2所述的星间通信系统，其特征在于，在星间距离逐渐增大且所述星间链路管理单元(13)按照增大信号频率的方式将通信模式切换为高速通信模式以使得所述f₀和所述f₁均改变的情况下，所述星间链路管理单元(13)配置为：

在保持所述第一距离(S1)不变的情况下根据所述公式计算获取更新后的第二距离(S2)，并基于所述更新后的第二距离(S2)确定通信天线组阵的第一主瓣宽度以及对天天线辐射区域的第一重叠率；

在保持所述第二距离(S2)不变的情况下根据所述公式计算获取更新后的第一距离(S1)，并基于所述更新后的第一距离(S1)确定通信天线组阵的第二主瓣宽度以及对天天线辐射区域的第二重叠率；

在所述第一主瓣宽度大于所述第二主瓣宽度的情况下，对天天线(16)按照改变位置的方式响应通信模式的改变，或者在所述第一主瓣宽度小于所述第二主瓣宽度的情况下，对天天线(16)按照改变所述夹角的方式响应通信模式的改变。