[发明专利]用于绕飞编队的激光星间链路终端自主接力方法及系统

说明书

本发明提供了一种用于绕飞编队的激光星间链路终端自主接力方法及系统，包括：步骤1：主星和副星分别获取自身及对方的GNSS信息；步骤2：主副星根据GNSS信息，实时递推计算主副星在对方本体坐标系的视线矢量；步骤3：主星根据副星在主星本体坐标系的视线矢量，结合主星激光终端的星上布局，进行接力终端选择及接力窗口计算；副星根据主星在副星本体坐标系的视线矢量，进行接力终端选择及接力窗口计算；步骤4：主星和副星待接力终端分别对目标终端的信标光进行搜索、捕获和跟踪，实现对激光链路的切换和自主跟踪。本发明实现简单，可以保障编队运行过程中星间激光链路自主持续稳定运行，减小地面干预，最大程度保障链路持续性与稳定性。

技术领域

本发明涉及星间激光通信技术领域，具体地，涉及一种用于绕飞编队的激光星间链路终端自主接力方法及系统。尤其地，涉及一种适应于绕飞编队构型的激光星间链路激光终端自主接力方法。

背景技术

为了可靠稳定地在具有绕飞构型的多星编队卫星系统中实现连续星间激光通信，从而保障并提升卫星系统任务效能，需要解决激光通信终端自主接力的问题，即副星绕主星进行360度环绕飞行过程中，需要主星和副星的激光通信终端能够通过自主接力实现视场覆盖。

对相关技术进行论文检索，《激光星间链路快速捕获技术综述》(林益明等，航天器工程，第27卷第1期)，介绍了激光星间链路终端的指向误差建模、终端指向误差在轨标定、激光星间链路扫描捕获参数优化及链路中断恢复重捕获4个方面的国内外发展现状，但是未涉及编队组网卫星激光通信过程中激光终端接力的问题。

专利文献CN102230969B(申请号201110069351.4)公开一种卫星星座星间链路的长时间自主维持方法，通过在星上使用解析法定轨的轨道改进和预报模型对星间相对位置进行长时间预测，主要涉及星间相对位置预测，不涉及激光终端自主接力方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于绕飞编队的激光星间链路终端自主接力方法及系统。

根据本发明提供的用于绕飞编队的激光星间链路终端自主接力方法，包括：

步骤1：主星获取自身及副星GNSS信息，副星获取自身及主星GNSS信息；

步骤2：主星根据副星及自身的GNSS信息，星上实时递推计算副星在主星本体坐标系的视线矢量，副星根据主星及自身的GNSS信息，星上实时递推计算主星在副星本体坐标系的视线矢量；

步骤3：主星根据副星在主星本体坐标系的视线矢量，结合主星激光终端的星上布局，进行接力终端选择及接力窗口计算；副星根据主星在副星本体坐标系的视线矢量，进行接力终端选择及接力窗口计算；

步骤4：主星和副星待接力终端分别对目标终端的信标光进行搜索、捕获和跟踪，实现对激光链路的切换和自主跟踪；

所述GNSS信息包括位置、速度和时间信息。

优选的，绕飞编队构型为副星相对主星进行360度环绕飞行的编队构型，所述终端为激光通信终端。

优选的，当副星进入主星待接力终端接力窗口时，根据副星在主星本体系的视线矢量控制主星待接力终端指向并连续开环跟踪副星；当主星进入副星待接力终端接力窗口时，根据主星在副星本体系的视线矢量控制待接力终端指向并连续开环跟踪主星。

优选的，主星待接力终端在跟踪副星轨道的基础上，对副星激光终端的信标光进行凝视跳步搜索，搜索到副星激光通信终端信标光后，自主转入信标光闭环跟踪模式，主星待接力终端进入跟踪模式后，副星对应激光终端对主星待接力激光终端信标光进行螺旋扫描，搜索到主星信标光后，副星待接力激光终端自主转入信标光闭环跟踪模式，自主完成主副星激光终端切换。

优选的，主星获取副星GNSS信息以及副星获取主星GNSS信息，通过激光星间链路或微波星间链路实现。