[发明专利]火星探测器中继通信码速率自适应系统及方法

说明书

本发明提供了一种火星探测器中继通信码速率自适应系统及方法，包括如下模块：模块M1：环绕器的中继通信机对火星车的中继通信机发送的信号的信噪比进行评估，得到评估结果；模块M2：根据评估结果和环绕器的中继通信机的解调门限进行关联处理，确认处理标识；模块M3；根据处理标识，环绕器的中继通信机调整码速率，火星车的中继通信机对应调整码速率，环绕器的中继通信机和火星车的中继通信机在调整后的码速率下进行中继通信。本发明通过外部信道环境变化的反馈，及时调整通信机内部的工作状态，在保证正常解调的情况下，选择最佳的通信方案，实现信息传输最大化，整个过程没有地面的干预，具有高度的自主性。

技术领域

本发明涉及深空探测中继通信的技术领域，具体地，涉及一种火星探测器中继通信码速率自适应系统及方法。尤其是，优选的涉及一种火星探测器落火后与环绕器中继通信的码速率自适应设计方法。

背景技术

深空探测不同于其他空间任务，其特点如下：环境更加复杂、仪器设备更高的灵敏度、长距离、大时延、高度的自主管理和适应性。以火星探测任务为例，火星探测器被火星捕获以后与地球的最远距离可达4亿公里，按照光行时计算，最大时延单程也达到了20分钟。当火星车在火星表面工作时，主要通过环绕器作为中继星，实现与地的指令上注、遥测下传和科学数据传输。但由于星体遮挡，每一个火星日，环绕器与火星车通信弧段有限，为尽可能在有限的弧段内传输更多的珍贵科学数据，需要在建立良好的通信情况下，使用最高的码速率进行传输。一旦出现中继通信中断，面对超远距离带来的大时延，地面指令无法及时被器上接收重新建立通信过程或者重新建立后因错过了最佳的通信弧段造成下传数据量不足。

相关技术：公开号为CN1883150A的中国发明专利文献公开了一种无线通信信道基于功率的速率自适应，无线电基站(RBS)基于监视与用于将信息发射到远程移动台的可调整速率通信信道相关联的发射功率信息来为那些信道提供动态速率自适应。对于给定信道，RBS在每发射帧的基础上跟踪平均信道功率，并将平均值与第一和第二速率调整阈值进行比较，该比较触发速率下降或升高调整。类似的操作还可基于对由移动台返回的功率控制命令求平均值，这指示相对于所需的信号质量由移动台接收的信道的功率是否足够。此方法因而提供一种无需来自移动台的显式速率控制信令而实现快速速率自适应的机制。该专利文献提出了一种在无线通信网络中的一种管理具有可变数据率的通信信道的方法，侧重于在主动改变速率的情况下，自主的侦测信道，进而改变功率来适应码速率的变换需求，不涉及码速率自适应改变。

公开号为CN107040486A的中国发明专利文献公开了一种任意码速率自适应的QPSK解调系统及方法，用于解决现有多档码速率自适应解调系统适应性差以及现有解调方法采样率利用率低的技术问题；系统包括数据采集模块、最佳采样率选择模块、滤波系数生成模块、自适应Costas环模块、重采样模块和位同步判决输出模块，数据采集模块和最佳采样率选择模块形成闭环结构；实现方法包括：以最高采样速率采样模拟调制信号得到高速数字信号；估计该高速数字信号的码速率；计算最佳采样频率；以最佳采样频率采样模拟调制信号得到低速数字信号；对该低速数字信号进行数字下变频和低通滤波；对滤波后信号进行整数倍抽取；对抽取后信号进行位同步，最后判决输出得到原始码元。主要针对的是一种任意码速率自适应的QPSK解调系统，不涉及根据信道特性进行码速率自适应切换。

公开号为CN108988930A的中国发明专利文献公开了一种卫星激光通信子系统通信速率自适应控制方法及系统，该系统包括地面脉冲光发射模块、背向光探测模块、数据处理与反馈模块；所述地面脉冲光发射模块包括脉冲激光发射器和掺铒光纤放大器，此路为非信号光，仅作为测试光路，以探测大气损耗；所述背向光探测模块包括探测器和数据采集卡，发射的激光脉冲在自由信道传输时，探测器将探测到发出的脉冲光的背向散射光，并由数据采集卡实时采集探测器探测得的背向散射光的功率；数据处理与反馈模块为计算机。该专利文献设计了一种卫星激光通信子系统通信速率自适应控制系统，主要应用于激光通信中，不涉及根据信道特性进行码速率自适应切换。