Vsat宽带卫星通信跨波束切换系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于VSAT宽带卫星通信技术领域，特别是关于一种用于解决航空器、船舶在全球漫游时，从一个卫星波束覆盖区漫游到另外一个卫星波束覆盖区，或者从一个卫星通信网覆盖区漫游到另外一个卫星通信网覆盖区的切换控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]传统的卫星通信不需要考虑波束切换。在过去几十年里，航空器和船舶在世界航行时主要依靠窄带的L波段海事卫星(INMARSAT)，或者C波段单路单载波(SCPC)卫星通信方式。由于海事卫星是全球覆盖，所以不存在波束切换问题。单路单载波通信时间通常较短，且C波段卫星覆盖通常是全球覆盖，因此对全球波束切换没有要求。但是随着Ku/Ka波段点波束卫星技术的发展，航空器和船舶在航行中需要在不同的卫星覆盖波束或者不同的卫星通信运营商覆盖区漫游，必须解决波束切换问题。
[0003]航空器和船舶在世界航行时，可能在同一卫星的不同波束覆盖区之间漫游，也可能在不同卫星的覆盖区之间漫游，也可能在同一卫星波束的不同卫星运营商范围之间漫游。不论如何，航空器和船舶都必须通过卫星与某一个卫星运营商的卫星主站建立联系，才能最终与通信目标建立联系。这类似于手机在同一城市不同基站之间、不同城市之间、以及不同国家运营商之间漫游。
[0004]目前全球主流的VSAT宽带卫星通信系统对于全球漫游/波束切换并无有效的解决方案。特别是，世界所有VSAT设备厂家在进行卫星波束切换时，都要求各个卫星波束和各个卫星主站必须在同一个网管系统管理下工作，否则就不能进行波束切换。这意味着，卫星终端无法在不同卫星运营商之间漫游，不同卫星运营商之间完全不能互享资源。例如，任何一个A国的卫星通信运行商，即使只有他的一个用户需要短期漫游到B国，该运营商也要在B国当地建设永久性卫星主站并长期租用当地的卫星资源；同样的，B国运营商也需要在A国建立自己的卫星主站，租用A国的卫星资源。这无疑造成巨大的资源浪费，给运营商带来巨大的成本压力。
[0005]由此可见，上述现有的VSAT宽带卫星通信系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种VSAT宽带卫星通信跨波束切换系统及方法，所要解决的技术问题是实现VSAT宽带卫星通信跨波束切换，避免在全球建设卫星主站，可以大大降低建设成本，有明显的经济效益。
[0007]本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种VSAT宽带卫星通信跨波束切换系统，其包括:波束地图集模块，用于生成波束地图集并存储;GPS数据模块，其连接天线控制器/GPS接收机/北斗接收机，用于接收天线控制器/GPS接收机/北斗接收机发送来的实时GPS导航数据并存储;跨波束判断模块，其连接波束地图集模块与GPS数据模块，根据波束地图、实时GPS导航数据、以及事先确定的跨波束判断算法，判断是否发生跨波束事件，并且当发生跨波束事件时，提取对应新卫星波束的参数;天线指向控制模块，其连接跨波束判断模块与天线控制器，用于根据跨波束判断模块的判断结果控制天线的指向；卫星终端切换控制模块，其连接跨波束判断模块与卫星通信终端，用于根据跨波束判断模块的判断结果控制卫星通信终端的配置;卫星主站通信模块，通过卫星通信终端与卫星主站连接，建立卫星通信终端与卫星主站的通信。
[0008]本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]较佳的，前述的系统，其还包括:卫星终端状态监测模块，其连接卫星通信终端和卫星主站通信模块，用于自动监测记录卫星通信终端的工作状态和数据，并将卫星通信终端的工作状态和数据送回卫星主站。
[0010]较佳的，前述的系统，其中所述的卫星通信终端的工作状态和数据包括卫星通信终端的收发信号质量、频率、符号率、Ip路由配置、主站配置文件下载状态、波束切换状态、卫星终端异常状态代码和异常状态描述。
[0011]较佳的，前述的系统，其中该系统安装于所述的天线控制器内部，并且运行于独立的嵌入式系统。
[0012]较佳的，前述的系统，其中所述的提取对应新卫星波束的参数包括载波频率、载波符号率、极化、卫星信标频率、IP路由配置信息。
[0013]本发明的目的还采用以下技术方案来实现。本发明提供一种利用上述系统实现VSAT宽带卫星通信跨波束切换的方法，其包括以下步骤:步骤SI，跨波束判断模块根据波束地图、实时GPS导航数据、以及事先确定的跨波束判断算法，判断是否发生跨波束事件;步骤S2，当发生跨波束事件时，跨波束判断模块提取对应新卫星波束的参数;步骤S3，天线指向控制模块控制天线转向新卫星;步骤S4，卫星终端切换控制模块清除卫星通信终端当前所有配置，并按照新卫星波束的参数更改卫星通信终端的参数;步骤S5，卫星通信终端按照新卫星波束的参数与卫星主站建立初始通信，并进一步接收来自卫星主站的新卫星波束全部配置数据;步骤S6，卫星终端切换控制模块调整、标校卫星通信终端的参数。
[0014]本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
[0015]较佳的，前述的方法，其中在步骤SI之前还包括根据全球卫星覆盖区域以及中国卫星运行网覆盖的分析，利用图形化软件工具编辑波束地图的步骤。
[0016]较佳的，前述的方法，其中步骤S6包括:调整卫星通信终端的发射参数，建立与卫星主站的回传信道;对卫星通信终端在新主站/新卫星/新卫星波束条件下重新标校时间同步和频率同步;标校卫星通信终端发射功率;卫星通信终端从卫星主站获取新系统的秘钥、带宽池分配、QoS计划、IP路由配置;卫星通信终端接收卫星主站发送的所有参数。
[0017]借由上述技术方案，本发明VSAT宽带卫星通信跨波束切换系统及方法至少具有下列优点及有益效果:
[0018]—、本发明作为一个独立系统，根据GPS导航数据，采用高效的算法，判断航空器、船舶在航行中是否跨越不同的卫星波束，可以控制卫星通信终端在完全独立的卫星通信网之间切换，而无需假定这些卫星通信网在一个统一网管的管理之下工作。并且从外部控制卫星通信终端完成波束切换全部过程，无需更改目前使用中的卫星通信终端，卫星运营商也无需更改卫星主站设备，避免重复投资。
[0019]二、本发明采用常规的新用户入网注册方式实施波束切换，所以即使没有“动中通”功能的卫星通信终端也可以实现波束切换，大大拓展了本发明的适用范围。
[0020]三、本发明采用简洁的软件架构即可实现波束边界判断，因此可以降低对硬件的要求，运行更加稳定，本发明可以在普通的嵌入式系统运行。
[0021]四、本发明通过卫星链路连接到卫星主站，可以在卫星主站远程管理在世界各地漫游的卫星通信终端，也可以动态更改波束地图和波束切换策略。
[0022]五、本发明除了作为卫星波束切换控制系统之外，还提供了对卫星终端远程监测管理的功能，考虑到全球漫游的航空器/轮船远离本土大陆，在卫星通信终端出现故障时技术人员无法立即到现场，所以本发明增加了对卫星通信终端工作状态监测功能，包括卫星通信终端的收发信号质量、频率、Ip路由配置、波束切换状态，从而为卫星终端远程故障诊断提供依据。
[0023]上述说明仅