一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，包括地面終端模擬系統(tǒng)、信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示終端。本發(fā)明設(shè)計(jì)的驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)主要滿足衛(wèi)星在總裝廠和大型環(huán)境試驗(yàn)狀態(tài)下的功能和性能測(cè)試，提供了與星上接收相匹配的上行動(dòng)態(tài)激光信號(hào)，具有與星上終端建立正常的星地通信鏈路，模擬地面激光通信站發(fā)送上行信標(biāo)信號(hào)，接收解調(diào)衛(wèi)星下行激光通信信號(hào)，能夠完成上下行鏈路光信號(hào)傳輸誤碼率測(cè)試、數(shù)據(jù)率測(cè)試和光能測(cè)量，能夠完成發(fā)射波長(zhǎng)和發(fā)射功率的測(cè)試，該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能全面。
【專利說(shuō)明】一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)綜合測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]星載激光通信系統(tǒng)利用激光作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，完成與激光地面站捕獲跟蹤和星地雙向數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，滿足用戶對(duì)高質(zhì)量、大容量、高碼率數(shù)據(jù)通信傳輸需求，激光通信對(duì)大容量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞，具有高可靠性和高保密性的特點(diǎn)。根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌道，地面綜合測(cè)試按飛行程序仿真星地捕獲跟蹤流程，具體過(guò)程如下:衛(wèi)星入地面站可視弧段前星載激光通信開啟工作模式。根據(jù)軌道預(yù)報(bào)，當(dāng)衛(wèi)星激光通信終端進(jìn)入激光地面站可見(jiàn)弧段時(shí)，由地面站終端發(fā)射捕獲信標(biāo)光,激光通信的APT (Acquisition Point Tracking)子系統(tǒng)對(duì)地面激光通信終端不確定區(qū)域進(jìn)行掃描。當(dāng)衛(wèi)星終端接收天線捕獲到地面終端發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)后，星上終端和地面終端同時(shí)進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，并進(jìn)行雙向光束閉環(huán)跟蹤。當(dāng)跟蹤穩(wěn)定時(shí)，衛(wèi)星與地面站系統(tǒng)之間通過(guò)星地鏈路傳輸信道進(jìn)行雙向通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸、獲取與處理。激光通信鏈路測(cè)試方法驗(yàn)證了飛行程序設(shè)計(jì)的合理性和可行性，對(duì)衛(wèi)星激光通信終端的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了考核評(píng)估。
[0003]星載激光通信技術(shù)的應(yīng)用處于剛剛起步階段，對(duì)于地面綜合測(cè)試來(lái)講，更加沒(méi)有形成一套完整的體系和標(biāo)準(zhǔn)。該激光星地通信鏈路驗(yàn)證系統(tǒng)和測(cè)試方法是國(guó)內(nèi)首次在整星系統(tǒng)級(jí)測(cè)試階段應(yīng)用，模擬驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)了星地鏈路間通信。該測(cè)試方法的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，對(duì)于未來(lái)激光通信綜合測(cè)試形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)提供重要工程意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試功能全面。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，包括地面終端模擬系統(tǒng)、信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示終端；
[0006]地面終端模擬系統(tǒng)包括跟蹤捕獲天線、由分光模塊、發(fā)射模塊和接收CXD模塊組成的光信號(hào)收發(fā)單元、光電轉(zhuǎn)換模塊、主控單元和光性能測(cè)試模塊，跟蹤捕獲天線接收遙感衛(wèi)星發(fā)出的光信號(hào)，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至分光模塊，分光模塊對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分光形成兩路光信號(hào)，其中一路由光性能測(cè)試模塊進(jìn)行測(cè)試，另外一路光信號(hào)由接收CCD模塊進(jìn)行成像并計(jì)算出入射光角度偏差，計(jì)算結(jié)果發(fā)送給主控單元進(jìn)行分析處理，成像后的信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳送至信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)化模塊的工作狀態(tài)由主控單元進(jìn)行監(jiān)控，主控單元控制發(fā)射模塊發(fā)出光信號(hào)，發(fā)射模塊發(fā)射出的光信號(hào)經(jīng)分光模塊和跟蹤捕獲天線后發(fā)射至遙感衛(wèi)星；
[0007]信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)由信號(hào)解調(diào)及位同步單元、數(shù)據(jù)處理終端組成，信號(hào)解調(diào)及位同步單元對(duì)光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大和位同步，輸出一路時(shí)鐘信號(hào)和一路通信碼信號(hào)，兩路信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)處理終端中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤碼分析，數(shù)據(jù)處理終端的處理結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端中進(jìn)行顯示。
[0008]還包括跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)，跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)遙感衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和復(fù)算，跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)的分析復(fù)算結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端中進(jìn)行顯示。
[0009]所述發(fā)射模塊由光源和精確瞄準(zhǔn)裝置組成，精確瞄準(zhǔn)裝置的偏轉(zhuǎn)角度由主控單元進(jìn)行控制。所述光性能測(cè)試模塊由光功率測(cè)試儀、光譜儀誤碼分析儀組成，用于完成對(duì)入射光束進(jìn)行出瞳光功率、光束散角、接收靈敏度和視場(chǎng)角進(jìn)行測(cè)試。所述跟蹤捕獲天線由物鏡、支架和轉(zhuǎn)臺(tái)組成。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:本發(fā)明設(shè)計(jì)的驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)主要滿足衛(wèi)星在總裝廠和大型環(huán)境試驗(yàn)狀態(tài)下的功能和性能測(cè)試，提供了與星上接收相匹配的上行動(dòng)態(tài)激光信號(hào)，具有與星上終端建立正常的星地通信鏈路，模擬地面激光通信站發(fā)送上行信標(biāo)信號(hào)，接收解調(diào)衛(wèi)星下行激光通信信號(hào)，能夠完成上下行鏈路光信號(hào)傳輸誤碼率測(cè)試、數(shù)據(jù)率測(cè)試和光能測(cè)量，能夠完成發(fā)射波長(zhǎng)和發(fā)射功率的測(cè)試，該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能全面。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成原理圖；
[0012]圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理終端的系統(tǒng)組成原理圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的測(cè)試流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]測(cè)試系統(tǒng)的組成原理如圖1所示，由地面終端模擬系統(tǒng)1、信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)2、跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)3和數(shù)據(jù)顯示終端11組成；
[0016]地面終端模擬系統(tǒng)I包括跟蹤捕獲天線4、由分光模塊12、發(fā)射模塊13和接收CXD模塊14組成的光信號(hào)收發(fā)單元5、光電轉(zhuǎn)換模塊6、主控單元7和光性能測(cè)試模塊8，跟蹤捕獲天線4接收遙感衛(wèi)星發(fā)出的光信號(hào)，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至分光模塊12，分光模塊12對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分光形成兩路光信號(hào)，其中一路由光性能測(cè)試模塊8進(jìn)行測(cè)試，另外一路光信號(hào)由接收CCD模塊14進(jìn)行成像并計(jì)算出入射光角度偏差，計(jì)算結(jié)果發(fā)送給主控單元7進(jìn)行分析處理，成像后的信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換模塊6轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳送至信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)2，主控單元7控制發(fā)射模塊13發(fā)出光信號(hào)，發(fā)射模塊13發(fā)射出的光信號(hào)經(jīng)分光模塊12和跟蹤捕獲天線4后發(fā)射至遙感衛(wèi)星。地面終端模擬系統(tǒng)I主要用于模擬地面激光通信站，對(duì)衛(wèi)星激光通信終端進(jìn)行瞄準(zhǔn)、捕獲和跟蹤功能測(cè)試，同時(shí)對(duì)接收光信號(hào)進(jìn)行束散角等光學(xué)性能檢測(cè)。
[0017]跟蹤捕獲天線4由物鏡光路系統(tǒng)、天線支架和轉(zhuǎn)臺(tái)組成。物鏡光路為透射式成像物鏡系統(tǒng)，透射波段為800?840nm和1540?1560nm，采用兩種模塊鍍膜實(shí)現(xiàn)，用于測(cè)量衛(wèi)星激光通信終端的多種光學(xué)通道。物鏡光路系統(tǒng)安裝在天線支架上，支架部分能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整、俯仰角度調(diào)整、上下位移調(diào)整三個(gè)方向的精密調(diào)整。天線支架安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)部分旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整和俯仰角度調(diào)整范圍為±20°，轉(zhuǎn)速精度優(yōu)于50s。轉(zhuǎn)臺(tái)部分上下位移調(diào)整范圍大于150mm，調(diào)整精度優(yōu)于50mm。[0018]光信號(hào)收發(fā)平臺(tái)5安裝在跟蹤捕獲天線4后端，包括分光模塊12，發(fā)射模塊13，接收CCD模塊14。分光模塊12用于實(shí)現(xiàn)對(duì)入射和發(fā)射光束的分光,第一個(gè)面鍍分光膜,分光比為1:1 ;第二個(gè)面鍍?cè)鐾改?，透射率?9.9%。發(fā)射模塊13主要用于檢測(cè)激光通信終端的接收和捕獲跟蹤性能，發(fā)射模塊13主要由光源和精瞄裝置組成，采用精瞄裝置實(shí)現(xiàn)光束動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)以檢測(cè)激光通信終端的跟蹤性能。為了測(cè)量激光通信終端的多種光學(xué)通道，接收CXD模塊14要與衛(wèi)星激光通信終端的發(fā)射光束指標(biāo)匹配。
[0019]光電轉(zhuǎn)化模塊6將接收到的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，傳送至信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)2，主要包括APD組件、前置放大器、高壓生成電路、閾值判決比較器、時(shí)鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù)電路等組成。采用集成前置放大器的APD，以降低噪聲提高接收靈敏度。AH)組件的輸出信號(hào)微弱，需采用高增益寬帶放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)一步放大，放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為20倍。閾值判決電路采用高速比較器，閾值判決點(diǎn)設(shè)定為信號(hào)幅值的1/2，其功能為將前置放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平的數(shù)字碼流。時(shí)鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù)電路采用時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片，從接收的數(shù)字碼流中提取出時(shí)鐘信號(hào)并按此時(shí)鐘恢復(fù)出同步的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0020]主控單元7作為地面終端模擬系統(tǒng)的核心處理器，對(duì)發(fā)射模塊13工作狀態(tài)、發(fā)射光束偏轉(zhuǎn)角度、接收光斑信號(hào)位置等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星激光通信終端功能的檢測(cè)。主控單元7與接收CCD模塊14間進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)接收到的光斑位置信息通過(guò)D/A和A/D對(duì)發(fā)射模塊進(jìn)行閉環(huán)控制。同時(shí)，對(duì)光電轉(zhuǎn)化模塊6的APD的工作狀態(tài)通過(guò)RS232總線進(jìn)行監(jiān)控。
[0021 ] 光性能測(cè)試模塊8由光功率測(cè)試儀、光譜儀和誤碼分析儀等設(shè)備組成，測(cè)試時(shí)，與接收CCD模塊14配合使用，完成對(duì)入射光束進(jìn)行出瞳光功率、光束束散角、接收靈敏度和視場(chǎng)角等測(cè)試功能。
[0022]信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)2由信號(hào)解調(diào)及位同步單元9、數(shù)據(jù)處理終端10組成，主要用于完成信號(hào)解調(diào)、放大與位同步，信號(hào)解調(diào)及位同步單元9對(duì)光電轉(zhuǎn)換模塊6轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大和位同步，輸出一路時(shí)鐘信號(hào)和一路通信碼信號(hào)，兩路信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)處理終端10中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤碼分析，數(shù)據(jù)處理終端10的處理結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端11中進(jìn)行顯示；
[0023]如圖2所示，所述數(shù)據(jù)處理終端10由數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元15、數(shù)據(jù)服務(wù)單元16、誤碼分析單元17和遙測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)單元18組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元16與數(shù)據(jù)采集、解析、記錄單元15之間由千兆網(wǎng)通信板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元15接收來(lái)自信號(hào)解調(diào)及位同步單元9的LVDS信號(hào)形式的數(shù)據(jù)流并進(jìn)行幀同步和解碼處理形成基帶信號(hào)，將處理后的基帶信號(hào)進(jìn)行解析、存儲(chǔ)和誤碼分析，數(shù)據(jù)服務(wù)單元16對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元15輸出的信號(hào)進(jìn)行遙測(cè)接收處理、FTP服務(wù)、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)和歷史數(shù)據(jù)回放，遙測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)單元18接收來(lái)自跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)3和數(shù)據(jù)服務(wù)單元16的遙測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)衛(wèi)星星時(shí)和地面時(shí)鐘匹配進(jìn)行對(duì)比分析，并將結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端11進(jìn)行顯示，誤碼分析單元17對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元15解析出的信號(hào)進(jìn)行誤碼率統(tǒng)計(jì)；其中數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元15由解調(diào)數(shù)據(jù)采集處理模塊19、基帶信號(hào)解析模塊20、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊21和時(shí)序控制模塊22組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元16由遙測(cè)數(shù)據(jù)接收處理模塊23、FTP服務(wù)模塊24、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)模塊25和歷史數(shù)據(jù)回放模塊26組成。
[0024]數(shù)據(jù)顯示終端11，利用通信總線實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)服務(wù)單元16傳輸?shù)牟煌a速率數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)模擬顯示。同時(shí)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析結(jié)果、跟蹤復(fù)測(cè)檢測(cè)結(jié)果，誤碼分析結(jié)果和遙測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)分析結(jié)果等數(shù)據(jù)均通過(guò)數(shù)據(jù)顯示終端11動(dòng)態(tài)顯示，以實(shí)現(xiàn)很好的人機(jī)交互。
[0025]跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)3對(duì)遙感衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和復(fù)算，跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)3的分析復(fù)算結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端11中進(jìn)行顯示。APT復(fù)測(cè)系統(tǒng)3主要用于在地面接收衛(wèi)星激光通信終端遙控遙測(cè)數(shù)據(jù)并模擬星上激光通信終端運(yùn)行情況。APT復(fù)測(cè)系統(tǒng)3根據(jù)衛(wèi)星激光通信終端接收到的1553B總線數(shù)據(jù)、遙控指令等，解析出時(shí)序控制指令、初始化參數(shù)、衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)、時(shí)鐘同步信號(hào)等，通過(guò)軟件進(jìn)行預(yù)算和仿真處理，在地面反演、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)并仿真激光通信終端的工作運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)終端每次試驗(yàn)時(shí)的輸入?yún)?shù)，預(yù)測(cè)出初始化完成狀態(tài)、瞄準(zhǔn)狀態(tài)、捕獲狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)、通信狀態(tài)和維護(hù)狀態(tài)等。
[0026]利用本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程如圖3所示，提供可在有線和無(wú)線兩種情況下的測(cè)試方法，對(duì)衛(wèi)星激光通信鏈路系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤和通信功能驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)衛(wèi)星激光通信終端的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行考核評(píng)估。
[0027]一、有線鏈路情況:
[0028]I)測(cè)試系統(tǒng)與衛(wèi)星激光通信終端建立有線連接；
[0029]2)衛(wèi)星激光通信終端接收開機(jī)指令，各單機(jī)開機(jī)工作；
[0030]3)衛(wèi)星激光通信終端根據(jù)上注的程序在入地面站可視范圍內(nèi)前15分鐘開啟預(yù)備模式，并根據(jù)星歷數(shù)據(jù)和衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，啟動(dòng)預(yù)測(cè)運(yùn)算程序。預(yù)備模式快結(jié)束時(shí)，衛(wèi)星終端根據(jù)接收和計(jì)算得到的軌道和姿態(tài)信息控制二維轉(zhuǎn)臺(tái)由零位指向地面激光通信終端可能出現(xiàn)的區(qū)域；
[0031]4)地面模擬激光通信地面站進(jìn)入可視弧段，地面終端向衛(wèi)星發(fā)送信標(biāo)光，此時(shí)，地面終端和衛(wèi)星終端分別相向方向進(jìn)行瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)完畢后，地面終端開始在捕獲不確定區(qū)域進(jìn)行掃描，衛(wèi)星終端連續(xù)多場(chǎng)天線掃描，探測(cè)器檢測(cè)捕獲信標(biāo)光信號(hào)；
[0032]5)當(dāng)衛(wèi)星終端檢測(cè)到地面信標(biāo)光信號(hào)后，立刻停止掃描，調(diào)整瞄準(zhǔn)位置，向地面終端發(fā)出回饋光信號(hào)。終端收到回饋光信號(hào)后，停止掃描，調(diào)整瞄準(zhǔn)位置，由星上粗瞄裝置捕獲地面信標(biāo)并鎖定位置；
[0033]6)星上激光通信終端完成對(duì)地激光通信站捕獲后，粗瞄裝置與精瞄裝置配合進(jìn)行復(fù)合式跟蹤，星上終端與地面激光通信終端進(jìn)行雙向光束閉環(huán)跟蹤，完成精瞄；
[0034]7)地面終端模擬系統(tǒng)向星上發(fā)送2Mbps的信號(hào)光，將星上解調(diào)、誤碼分析后的結(jié)果通過(guò)總線下傳；
[0035]8)跟蹤穩(wěn)定后，衛(wèi)星終端與地面終端開始進(jìn)行雙向通信:向地面站發(fā)射通信信號(hào)(下行通信)，同時(shí)接收地面站的通信信號(hào)(上行通信)。雙向通信開始后，星地鏈路系統(tǒng)開始高速或低速通信模式測(cè)試；
[0036]9)低速通信模式測(cè)試時(shí)，衛(wèi)星終端數(shù)據(jù)源輸出20Mbps下行數(shù)據(jù)，經(jīng)地面終端設(shè)備接收、解調(diào)后，送誤碼比對(duì)單元，進(jìn)行實(shí)時(shí)的誤碼比對(duì)，判斷系統(tǒng)的誤碼率是否滿足的要求，并利用數(shù)據(jù)處理終端和顯示終端檢查并記錄數(shù)據(jù)，對(duì)記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到輸出碼速率。
[0037]高速通信模式測(cè)試時(shí)，衛(wèi)星終端數(shù)據(jù)源輸出252/504Mbps下行數(shù)據(jù)，高速?gòu)?fù)接器與高速通信單元開機(jī)，經(jīng)地面終端設(shè)備接收、解調(diào)和分析，重復(fù)低速通信模式測(cè)試內(nèi)容；
[0038]10)傳輸一定時(shí)間后，發(fā)送終端數(shù)據(jù)源輸出禁止指令；
[0039]11)通信結(jié)束后，衛(wèi)星終端和地面終端斷電，回傳激光跟瞄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)束，恢復(fù)(溫度恢復(fù))。
[0040] 二、無(wú)線鏈路情況:
[0041 ] I)測(cè)試系統(tǒng)與衛(wèi)星激光通信終端建立無(wú)線連接；
[0042]2)衛(wèi)星激光通信終端接收開機(jī)指令，各單機(jī)開機(jī)工作；
[0043]3)調(diào)整地面終端物鏡系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)和天線支架，使衛(wèi)星終端出瞳與地面終端的物鏡系統(tǒng)相對(duì)準(zhǔn)，并將地面終端CXD至于物鏡系統(tǒng)焦面處；
[0044]4)開啟衛(wèi)星終端激光器，調(diào)整地面終端二維轉(zhuǎn)臺(tái)角度，使聚焦光束完全入射APD探測(cè)器的CCD，確保整個(gè)鏈路光路準(zhǔn)直；
[0045]5)衛(wèi)星激光通信終端根據(jù)上注的程序在入地面站可視范圍內(nèi)前15分鐘開啟預(yù)備模式，并根據(jù)星歷數(shù)據(jù)和衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，啟動(dòng)預(yù)測(cè)運(yùn)算程序。預(yù)備模式快結(jié)束時(shí)，衛(wèi)星終端根據(jù)接收和計(jì)算得到的軌道和姿態(tài)信息控制二維轉(zhuǎn)臺(tái)由零位指向地面激光通信終端可能出現(xiàn)的區(qū)域；
[0046]6)地面模擬激光通信地面站進(jìn)入可視弧段，地面終端向衛(wèi)星發(fā)送信標(biāo)光，此時(shí)，地面終端和衛(wèi)星終端分別相向方向進(jìn)行瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)完畢后，地面終端開始在捕獲不確定區(qū)域進(jìn)行掃描，衛(wèi)星終端連續(xù)多場(chǎng)天線掃描，探測(cè)器檢測(cè)捕獲信標(biāo)光信號(hào)；
[0047]7)當(dāng)衛(wèi)星終端檢測(cè)到地面信標(biāo)光信號(hào)后，立刻停止掃描，調(diào)整瞄準(zhǔn)位置，向地面終端發(fā)出回饋光信號(hào)。終端收到回饋光信號(hào)后，停止掃描，調(diào)整瞄準(zhǔn)位置，由星上粗瞄裝置捕獲地面信標(biāo)并鎖定位置；
[0048]8)星上激光通信終端完成對(duì)地激光通信站捕獲后，粗瞄裝置與精瞄裝置配合進(jìn)行復(fù)合式跟蹤，星上終端與地面激光通信終端進(jìn)行雙向光束閉環(huán)跟蹤，完成精瞄；
[0049]9)地面終端模擬系統(tǒng)向星上發(fā)送2Mbps的信號(hào)光，將星上解調(diào)、誤碼分析后的結(jié)果通過(guò)總線下傳；
[0050]10)跟蹤穩(wěn)定后，衛(wèi)星終端與地面終端開始進(jìn)行雙向通信:向地面站發(fā)射通信信號(hào)(下行通信)，同時(shí)接收地面站的通信信號(hào)(上行通信)。雙向通信開始后，星地鏈路系統(tǒng)開始高速或低速通信模式測(cè)試；
[0051]11)低速通信模式測(cè)試時(shí)，衛(wèi)星終端數(shù)據(jù)源輸出20Mbps下行數(shù)據(jù)，經(jīng)地面終端設(shè)備接收、解調(diào)后，送誤碼比對(duì)單元，進(jìn)行實(shí)時(shí)的誤碼比對(duì)，判斷系統(tǒng)的誤碼率是否滿足的要求，并利用數(shù)據(jù)處理終端和顯示終端檢查并記錄數(shù)據(jù)，對(duì)記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到輸出碼速率。
[0052]高速通信模式測(cè)試時(shí)，衛(wèi)星終端數(shù)據(jù)源輸出252/504Mbps下行數(shù)據(jù)，高速?gòu)?fù)接器與高速通信單元開機(jī)，經(jīng)地面終端設(shè)備接收、解調(diào)和分析，重復(fù)低速通信模式測(cè)試內(nèi)容；
[0053]12)傳輸一定時(shí)間后，發(fā)送終端數(shù)據(jù)源輸出禁止指令；
[0054]13)通信結(jié)束后，回傳激光跟瞄數(shù)據(jù)，衛(wèi)星終端和地面終端斷電，測(cè)試結(jié)束，恢復(fù)(溫度恢復(fù))。
[0055]所描述的測(cè)試方法中，在衛(wèi)星激光通信終端完成捕獲、跟蹤和通信過(guò)程中，利用APT復(fù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)下傳數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)算，接收并驗(yàn)證捕獲、跟蹤和通信過(guò)程數(shù)管總線指令和遙測(cè)的正確性以及衛(wèi)星終端工作的正確性。所描述的激光通信星地鏈路測(cè)試系統(tǒng)在激光通信模式下，利用光譜儀測(cè)量星上激光發(fā)射的光譜特性，完畢后將光譜儀換為光功率計(jì)，測(cè)量星上激光發(fā)射的功率特性。根據(jù)測(cè)得光功率的大小，結(jié)合分系統(tǒng)測(cè)試時(shí)所測(cè)得的一些指標(biāo)，分析可得最大傳輸距離。
[0056] 本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括地面終端模擬系統(tǒng)(I )、信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)(2)和數(shù)據(jù)顯示終端(11); 地面終端模擬系統(tǒng)(I)包括跟蹤捕獲天線(4)、由分光模塊(12)、發(fā)射模塊(13)和接收C⑶模塊(14)組成的光信號(hào)收發(fā)單元(5)、光電轉(zhuǎn)換模塊(6)、主控單元(7)和光性能測(cè)試模塊(8)，跟蹤捕獲天線(4)接收遙感衛(wèi)星發(fā)出的光信號(hào)，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至分光模塊(12)，分光模塊(12)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分光形成兩路光信號(hào)，其中一路由光性能測(cè)試模塊(8)進(jìn)行測(cè)試，另外一路光信號(hào)由接收C⑶模塊(14)進(jìn)行成像并計(jì)算出入射光角度偏差，計(jì)算結(jié)果發(fā)送給主控單元(7)進(jìn)行分析處理，成像后的信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換模塊(6)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳送至信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)(2)，光電轉(zhuǎn)化模塊(6)的工作狀態(tài)由主控單元(7)進(jìn)行監(jiān)控，主控單元(7)控制發(fā)射模塊(13)發(fā)出光信號(hào)，發(fā)射模塊(13)發(fā)射出的光信號(hào)經(jīng)分光模塊(12)和跟蹤捕獲天線(4)后發(fā)射至遙感衛(wèi)星； 信號(hào)解調(diào)處理系統(tǒng)(2)由信號(hào)解調(diào)及位同步單元(9)、數(shù)據(jù)處理終端(10)組成，信號(hào)解調(diào)及位同步單元(9)對(duì)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大和位同步，輸出一路時(shí)鐘信號(hào)和一路通信碼信號(hào)，兩路信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)處理終端(10)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤碼分析，數(shù)據(jù)處理終端(10)的處理結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端(11)中進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:還包括跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)(3)，跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)(3)對(duì)遙感衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和復(fù)算，跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)(3)的分析復(fù)算結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端(11)中進(jìn)行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)射模塊(13)由光源和精確瞄準(zhǔn)裝置組成，精確瞄準(zhǔn)裝置的偏轉(zhuǎn)角度由主控單元(7)進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述光性能測(cè)試模塊 (8)由光功率測(cè)試儀、光譜儀誤碼分析儀組成，用于完成對(duì)入射光束進(jìn)行出瞳光功率、光束散角、接收靈敏度和視場(chǎng)角進(jìn)行測(cè)試。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述跟蹤捕獲天線(4)由物鏡、支架和轉(zhuǎn)臺(tái)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理終端(10)由數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)、數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)和誤碼分析單元(17)組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)與數(shù)據(jù)采集、解析、記錄單元(15)之間由千兆網(wǎng)通信板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)接收來(lái)自信號(hào)解調(diào)及位同步單元(9)的LVDS信號(hào)形式的數(shù)據(jù)流并進(jìn)行幀同步和解碼處理形成基帶信號(hào)，將處理后的基帶信號(hào)進(jìn)行解析、存儲(chǔ)和誤碼分析，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)輸出的信號(hào)進(jìn)行遙測(cè)接收處理、FTP服務(wù)、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)和歷史數(shù)據(jù)回放，誤碼分析單元(17)對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)解析出的信號(hào)進(jìn)行誤碼率統(tǒng)計(jì)；其中數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)由解調(diào)數(shù)據(jù)采集處理模塊(19)、基帶信號(hào)解析模塊(20)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(21)和時(shí)序控制模塊(22)組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)由遙測(cè)數(shù)據(jù)接收處理模塊(23)、FTP服務(wù)模塊(24)、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)模塊(25)和歷史數(shù)據(jù)回放模塊(26)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于遙感衛(wèi)星激光星地通信鏈路測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理終端(10)由數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)、數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)、誤碼分析單元(17)和遙測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)單元(18)組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)與數(shù)據(jù)采集、解析、記錄單元(15)之間由千兆網(wǎng)通信板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)接收來(lái)自信號(hào)解調(diào)及位同步單元(9)的LVDS信號(hào)形式的數(shù)據(jù)流并進(jìn)行幀同步和解碼處理形成基帶信號(hào)，將處理后的基帶信號(hào)進(jìn)行解析、存儲(chǔ)和誤碼分析，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)輸出的信號(hào)進(jìn)行遙測(cè)接收處理、FTP服務(wù)、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)和歷史數(shù)據(jù)回放，遙測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)單元(18)接收來(lái)自跟蹤復(fù)測(cè)系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)的遙測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)衛(wèi)星星時(shí)和地面時(shí)鐘匹配進(jìn)行對(duì)比分析，并將結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示終端(11)進(jìn)行顯示，誤碼分析單元(17)對(duì)數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)解析出的信號(hào)進(jìn)行誤碼率統(tǒng)計(jì)；其中數(shù)據(jù)采集、解析與記錄單元(15)由解調(diào)數(shù)據(jù)采集處理模塊(19)、基帶信號(hào)解析模塊(20)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(21)和時(shí)序控制模塊(22)組成，數(shù)據(jù)服務(wù)單元(16)由遙測(cè)數(shù)據(jù)接收處理模塊(23)、FTP服務(wù)模塊(24)、數(shù)據(jù)訂閱服務(wù) 模塊(25)和歷史數(shù)據(jù)回放模塊(26)組成。
【文檔編號(hào)】H04B10/07GK103501203SQ201310446484
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】張帥, 趙利民, 紀(jì)強(qiáng), 王清泉, 高陽(yáng), 胡杰, 彭虧, 張英輝, 楊黎 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部