适用于静止轨道卫星的星间链路地面测试系统及方法与流程

本发明涉及航天，具体地，涉及适用于静止轨道卫星的星间链路地面测试系统及方法。

背景技术：

1、近些年来随着卫星产业化升级，卫星星座化已成为一种趋势，而星间链路子系统正是实现星座间相互通信的重要组部分。星间链路系统主要包括射频单元与链路控制单元，早先型号星间链路主要实现星间位置测量，因此地面测试时主要对射频指标进行测试。而高轨静止轨道卫星的星间链路系统具有数据通量高、通道多的特点，因此对其测试时不能仅仅关注射频指标，而是应对其载荷、测控数据流进行着重验证。同时由于单机投产等制约因素，星座内的卫星不可能同时在厂房进行测试，为验证星间数据传输有效性，需对未在场的卫星进行尽可能真实模拟。这对卫星测试提出更高的要求，针对此种需求，亟需研制一种覆盖星间数据模拟、星间射频指标测试、星间信息流验证的一整套静止轨道卫星的星间链路地面测试系统。

2、公开号为cn105549382b的专利文献公开了一种卫星星座自动化测试装置与方法，所述装置主要包括：测试控制模块，用于产生测试控制指令；数据发送模块，用于根据测试控制指令从基础数据库中读取测试业务数据并发送给待测试的卫星，该卫星根据测试业务数据控制星座中其他卫星动作；所述测试业务数据包括卫星星座中所有卫星的遥控指令、遥测参数、指令判据和测试序列；数据采集模块，用于采集并存储卫星星座中所有卫星发送的数据；数据判读模块，用于对所有卫星发送的数据进行判读，根据预先给定的星间判据得到测试控制指令的测试结果。但是该专利文献不具有卫星测试后端的指令序列生成功能，且不具备载荷数据生成功能。

3、公开号为cn106569054a的专利文献公开了一种多卫星异步智能测试系统，包括：前端设备、控制中心、数据存储磁盘控制阵列和监控终端，其中：所述前端设备用于向卫星转发测试指令、完成卫星测试过程中产生的下行数据的采集、存储和转发，包括多个通道，分别与多颗卫星同时进行数据传输；所述控制中心用于实现多颗卫星的测试指令、测试用例、测试细则的编辑和管理，向前端设备发送测试指令、接收及转发前端设备发送的下行数据；数据存储磁盘阵列用于采集和存储控制中心发送的下行数据；监控终端用于对数据存储磁盘阵列内存储的下行数据进行查询、分析；所述控制中心、数据存储磁盘阵列及监控终端均接入以太网。但是该专利文献不支持星座中单颗星指令序列生成能力，无法满足星座间指令生成需求。

4、公开号为cn202632091u的专利文献公开了一种三星星座分布式并行测试系统，针对三星各测试阶段的特点，将原本需要三套测试设备来完成三星测试的地面电气支持设备架构，按照统一网络集中控制、各类设备分布实施的方式，统一融合为一套多链路、多通道的集成化测试系统，采用“主-从网络架构”的方式，保持主节点的集中控制功能，对从节点进行动态管理和分配，从节点可根据卫星状态和测试阶段加入或退出综合测试系统，从而形成了三星同步并行测试、星座联试、三星异步异地测试及三星分布式并行热试验等四种测试模式。但是该专利文献仅实现三星并行的测试，具有局限性。

5、公开号为cn107196695a的专利文献公开了一种基于zynq的卫星星间链路测试系统，用于解决现有技术中存在的结构复杂和测试效率低的技术问题，包括通过以太网连接的上位机和系统硬件平台；其中上位机包括数据生成模块、功能配置模块和链路分析模块；系统硬件平台包括网络模块、zynq芯片、内存模块、中频调制模块、基带采集模块和电源模块，zynq芯片包括片上处理系统和功能逻辑模块；上位机控制系统硬件平台输出中频信号的载波频率、输出功率和码速率，并生成待测链路所需基带数据，通过网络将其下载至系统硬件平台进行qpsk调制发送至待测链路，同时接收系统硬件平台采集的多个待测链路的回传数据进行实时误码分析和数据存盘，完成链路测试。但是专利文献存在不能生成载荷真实模拟数据的缺陷。

6、公开号为cn113452437a的专利文献公开了一种用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统，包括反射式平行光管、振镜、分光棱镜、光纤耦合器、光束分析仪、波分复用器、光环形器、雪崩式光电探测器、fpga控制单元、激光器、供电单元、二维转台。但是该专利文献仍然存在无法覆盖星间数据模拟、星间射频指标测试、星间信息流验证的缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于静止轨道卫星的星间链路地面测试系统及方法。

2、根据本发明提供的一种适用于静止轨道卫星的星间链路地面测试系统，包括：星间数据模拟源设备、地面链路数据管理设备、调制解调设备以及星间数据比对验证设备；

3、所述星间数据模拟源设备连接所述地面链路数据管理设备和所述星间数据比对验证设备；

4、所述星间数据比对验证设备连接所述地面链路数据管理设备，所述地面链路数据管理设备连接所述调制解调设备，所述调制解调设备与卫星之间进行数据传输；

5、所述星间数据模拟源设备包括多卫星载荷数据模拟生成模块和卫星星座指令生成模块；所述多卫星载荷数据模拟生成模块与所述卫星星座指令生成模块为并联模块，所述卫星载荷数据模拟生成模块用于生成载荷数据，所述卫星星座指令生成模块用于生成指令数据。

6、优选的，所述地面链路管理设备包括指令与数据加工模块、场景编辑模块以及数据接收与分发模块；

7、所述场景编辑模块为框架模块，用于规定指令通过的链路和发送的卫星；

8、所述数据接收与分发模块用于实现不同设备、不同通讯协议数据接收与发送；

9、所述指令与数据加工模块根据所述场景编辑模块的要求对指令进行二次加工。

10、优选的，所述调制解调设备包括射频频率搬移模块、射频信号调理模块以及多通道调制解调模块；

11、所述多通道调制解调模块将调制好的信号发给所述射频频率搬移模块，所述频率搬移模块将信号发给所述射频信号调理模块，所述射频信号调理模块对信号进行处理后发送给卫星。

12、优选的，所述星间数据比对验证设备包括载荷数据比对模块和遥测数据呈现模块；所述载荷数据比对模块和所述遥测数据呈现模块为并联模块。

13、优选的，所述多卫星载荷数据模拟生成模块使用全数字化载荷数据生成模型；

14、所述多卫星载荷数据模拟生成模块生成多种数据类别，数据类别包括随机数、固定数以及模拟载荷观测目标后的生成数据；

15、所述多卫星载荷数据模拟生成模块根据卫星反馈的数据进行实时推演和生成，将推演后的数据发送至卫星，形成载荷数据的闭环模拟。

16、优选的，所述指令与数据加工模块：根据卫星的组帧、特制ccsds以及编码要求配置好相应规则，根据相应规则对不同数据类型、不同卫星、不同组合的数据进行加工。

17、优选的，所述场景编辑模块：采用场景定制，测试前编辑场景，根据卫星实际工况对编辑的场景进行调用。

18、优选的，所述载荷数据比对模块实时接收所述星间数据模拟源设备发送的数据，对静态载荷模拟数据和动态载荷模拟数据进行实时比对。

19、优选的，所述星间数据模拟源设备、所述地面链路数据管理设备、所述调制解调设备以及所述星间数据比对验证设备，各设备之间使用统一的通信协议。

20、本发明还提供一种适用于静止轨道卫星的星间链路测试方法，基于上述的适用于静止轨道卫星的星间链路地面测试系统，具体包括如下步骤：

21、步骤1：根据卫星的遥控帧、遥测帧、ccsds数传帧定义，编辑星间数据模拟源设备、调制解调设备、地面链路管理设备、星间数据比对验证设备的相关模块的规则；

22、步骤2：利用星间数据模拟源设备，模拟生成星座中除被测卫星以外卫星的特性载荷与指令数据，经过网络端口将其发送至地面链路管理设备；

23、步骤3：地面链路管理设备根据场景模版将从星间数据模拟源接收的数据进行加工，并分发至调制解调相应通道中；

24、步骤4：调制解调设备将数字信号根据需求进行调制、编码，后将其信号搬移至卫星所需频率，并对信号强度进行调理；

25、步骤5：卫星收到信号后，根据算法进行处理后，通道射频通道将信息传递到调制解调设备

26、步骤6：调制解调设备接收卫星发出的信号，进行调理后，将射频信号搬移至调制解调设备的多通道调制解调模块能接收的中频信号，随后进行译码、解调，按照通讯协议，利用网络发送至星间数据比对验证设备与星间数据模拟源设备；

27、步骤7：星间数据比对验证设备将星间数据模拟源与地面链路管理设备发出的数据进行比对，如果出现误码，将发出报警，并进行定位；星间数据比对验证设备利用遥测数据呈现模块，对星上遥测变化进行判断，对卫星当前状态进行评估；

28、步骤8：星间数据模拟源设备通过地面链路管理设备收到星上数据反馈，进行实时推演，将推演后的模拟数据重新反馈给卫星，实现闭环控制。

29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

30、1、本发明的测试系统通用性强，系统各设备之间接口统一，均采用网络进行通讯，无需设计rs422、1553b等接口驱动电路，实现即插即用；

31、2、本发明的测试系统扩展性强，系统各设备之间采用相同的通讯协议，可根据卫星、通道测试数量需求，自行适配，无需改动代码；

32、3、本发明的测试系统操作性强，本发明可二次开发，人机界面友好，操作方便，且可开发自动程控流程，实现卫星自动化测试；

33、4、本发明的测试系统覆盖性高，本发明囊括了载荷数据模拟、星间射频指标测试、星间信息流验证，提供了一整套星间链路测试解决方案，大大提高了星间链路子系统测试覆盖性；

34、5、本发明设计了一套适应用静止轨道卫星的星间链路测试系统，能够满足多星、多通道、多类型的星间链路测试需求，提升了星间链路测试覆盖性；本发明各模块框架扩展性强、模块间接口匹配，具有良好的适应性、通用性；

35、6、本发明不仅具有卫星测试后端的指令序列生成功能，还具备载荷数据生成功能；本发明不仅支持星座中单颗星指令序列生成能力，还满足星座间指令生成需求；

36、7、本发明不仅具有遥测呈现能力，还具备载荷数据比对验证功能；

37、8、本发明具有扩展性，不限于三颗星并行测试；

38、9、本发明具有数据生成模块，生成载荷真实模拟数据，并在接收卫星的反馈信息后进行闭环模拟生成；

39、10、本发明着重星间链路功能测试，不仅仅关注射频指标，还关注星星、星地之间的信息流正确性，提供了一套包含了模拟卫星数据生成、星间射频指标测试、星间信息流比对的星间链路地面测试系统。