多航天器自主协同通信方法、系统及电子设备

本发明涉及航天器测控通信技术领域，尤其是涉及一种多航天器自主协同通信方法、系统及电子设备。

航天器测控是对航天器进行跟踪测轨、遥测和遥控的简称，它是指对航天器飞行和工作状态进行跟踪、测量和控制的活动。航天器测控主要采用光学和无线电设备实施，可分为卫星测控、载人航天器测控和空间探测器测控。航天器测控系统通常由地面测控站、海上测量船、测量飞机、跟踪与数据中继卫星、指挥控制中心等组成。

目前，尚没有多航天器之间的协同完成某一任务的方法。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多航天器自主协同通信方法、系统及电子设备，可以实现多航天器之间的协同工作，有较好的协同效率，并有效提升航天器应用的服务质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种多航天器自主协同通信方法，应用于运控中心，包括：接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请；将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；接收用户中心返回的遥控指令和使用申请；根据该使用申请生成使用计划，并调用SMA系统前向波束将遥控指令发送至待协同航天器，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该待协同航天器的数目为一个或多个。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该协同工作申请采用周期性方式按预设频率预设帧数进行发送。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该预设帧数为5帧。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信方法，应用于运控中心，包括：接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同控制命令；调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器；根据预先设置的任务要求制定协同任务计划，并将协同任务计划发送至相应的用户中心，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

第三方面，本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信方法，包括：协同请求航天器生成协同工作申请；该协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束将该协同工作申请发送给运控中心；运控中心将该协同工作申请发送至相应的用户中心；该用户中心根据该协同工作申请生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；该用户中心将遥控指令和使用申请发送给运控中心；该运控中心根据该使用申请生成使用计划，并调用SMA系统前向波束将该遥控指令发送至待协同航天器；该待协同航天器、用户中心和运控中心按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输。

第四方面，本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信方法，包括：协同请求航天器生成协同控制命令；协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束将该协同控制命令发送给运控中心；运控中心根据预先设置的任务要求制定协同任务计划，并将该协同任务计划发送至相应的用户中心；运控中心调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器；该用户中心、运控中心和待协同航天器根据该协同任务计划按照预先约定的流程进行数据传输。

第五方面，本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信系统，包括：协同工作申请接收模块，用于接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请；协同工作申请发送模块，用于将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；遥控指令接收模块，用于接收该用户中心返回的遥控指令；遥控指令发送模块，用于调用SMA系统前向波束将该遥控指令发送至待协同航天器；协同任务计划制定模块，用于接收该用户中心返回的使用申请，并根据该使用申请生成协同任务计划；协同任务计划发送模块，用于将该协同任务计划发送至用户中心，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

第六方面，本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信系统，包括：协同控制命令接收模块，用于接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同控制命令；协同控制命令发送模块，用于调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器；协同任务计划制定模块，用于根据预先设置的任务要求制定协同任务计划；协同任务计划发送模块，用于将该协同任务计划发送至相应的用户中心，以使该用户中心、运控中心和该协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

第七方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，该存储器中存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述第一方面、第二方面、第三方面、第四方面及其可能的实施方式之一提供的多航天器自主协同通信方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信方法、系统及电子设备，该方法包括接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请；将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；接收用户中心返回的遥控指令和使用申请；根据该使用申请生成使用计划，并调用SMA系统前向波束将该遥控指令发送至待协同航天器，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输。本发明实施例提供的多航天器自主协同通信方法，基于SMA全景波束系统进行多航天器的协同控制，可以实现多航天器之间的协同工作，有较好的协同效率，并有效提升航天器应用的服务质量。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种SMA全景波束系统返向链路对地覆盖示意图；

图2为一种基于SMA系统全球常态化覆盖网络示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信方法的流程示意图；

图4为一种多航天器星间协同模式示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种多航天器自主协同通信方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种多航天器自主协同通信方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种多航天器自主协同通信方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种多航天器自主协同通信系统的结构示意图。

图标：81-协同工作申请接收模块；82-协同工作申请发送模块；83-遥控指令接收模块；84-遥控指令发送模块；85-协同任务计划制定模块；86-协同任务计划发送模块；91-协同控制命令接收模块；92-协同控制命令发送模块；93-协同任务计划制定模块；94-协同任务计划发送模块。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于SMA(S-band Multiple Access，S频段多址)全景波束系统，利用其返向波束地面形成的特点，在不改动卫星状态的情况下，通过地面形成广域覆盖的返向常驻静态波束系统，并联合前向波束，从而为覆盖区域内的航天器实时提供通讯服务。

其中，SMA技术特点是前向一个波束在星上形成，通过相扫机制实现波束快速指向调整，返向波束在地面形成，数量可扩展，通过多个静态波束彼此“蜂窝状”交叠，形成组合全景波束，对航天器实现时空连续覆盖。这里，多颗通信卫星SMA系统组网形成的全景波束对地覆盖如图1所示。

并且，如图2所示，为一种基于SMA系统全球常态化覆盖网络示意图，多颗通信卫星SMA系统、地面站、运控中心通过地面通信网络连接成一个可实现全球常态化覆盖的低速信息传输网络。

在某些情况下，需要多个航天器协同以共同完成某一任务，例如，两颗遥感卫星协同拍摄某一区域，但是，目前尚没有这样的多航天器协同工作方法，基于此，本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信方法、系统及电子设备，可以实现多航天器之间的协同工作，有较好的协同效率，并有效提升航天器应用的服务质量。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种多航天器自主协同通信方法进行详细介绍。

实施例一：

如图3所示，为本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信方法，该方法应用于运控中心，由图3可见，该方法包括以下步骤：

步骤S102：接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请。

这里，协同请求航天器需要是SMA全景波束系统的入网用户，因此，它可以通过SMA全景波束系统的返向波束向运控中心发送通迅信息。其中，通信卫星、地面站和运控中心共同构成SMA全景波束系统，并且，运控中心主要用于资源管理和信道监测。由于SMA全景波束系统的返向波束通过多个静态波束彼此“蜂窝状”交叠，形成组合全景波束，实现了对航天器的时空连续覆盖，也即，可以为航天器提供随时随地的通信服务。

当某一航天器需要其他航天器的协同工作时，该协同请求航天器需要首先生成协同工作申请，并将该协同工作申请通过SMA系统返向全景波束发送给运控中心。通常，待协同航天器先发送给通信卫星，并中转到地面站，由地面站再发送给运控中心。在其中一种可能的实施方式中，该协同工作申请的内容包括：待协同航天器类型、协同工作时间段、协同工作内容等等。

为了提高协同成功率，在另一种可能的实施方式中，协同请求航天器采用周期性方式按预设频率预设帧数向运控中心发送协同工作申请，这里，预设帧数可以是5帧，也即，采用周期性的方式按一定频率重复发送5帧。在其他可能的实施方式中，也可以调整为其他帧数。

步骤S104：将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请。

运控中心在接收到上述协同工作申请之后，将该协同工作申请发送至相应的用户中心，也即，该待协同航天器的归属单位，由该用户中心根据该协同工作申请生成待协同航天器的遥控指令和使用申请。这里，待协同航天器可以是一个，也可以是多个。

步骤S106：接收用户中心返回的遥控指令和使用申请。

用户中心生成待协同航天器的遥控指令和使用申请之后，将该遥控指令和使用申请发送给运控中心。

步骤S108：根据该使用申请生成使用计划，并调用SMA系统前向波束将遥控指令发送至待协同航天器，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输。

运控中心根据接收到的待协同航天器的使用申请生成使用计划，并且，调用SMA系统前向波束将上述遥控指令发送至待协同航天器。这里，待协同航天器根据该遥控指令完成相应的操作以实现与协同请求航天器之间的协同工作，并且，用户中心、运控中心和待协同航天器按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输，并最终完成协同请求航天器与待协同航天器之间的协同任务。

在其中一种实施方式中，在完成协同任务之后，待协同航天器向控制中心发送资源释放消息，以释放所占资源。

参见图4，为一种多航天器星间协同模式示意图，其为图3所示出的多航天器自主协同通信方法的一种应用场景模式。这样，基于SMA全景波束系统，实现了多航天器之间的协同工作，并且，可以随时随处地对航天器进行协同控制，以完成各种协同工作。

本发明实施例提供的一种多航天器自主协同通信方法，该方法包括接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请；将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；接收用户中心返回的遥控指令和使用申请；根据该使用申请生成使用计划，并调用SMA系统前向波束将该遥控指令发送至待协同航天器，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输；该方法可以实现多航天器之间的协同工作，有较好的协同效率，并有效提升航天器应用的服务质量。

实施例二：

对于航天器之间的协同工作关系固定的情况，本发明实施例二提供了另一种多航天器自主协同通信方法，该方法应用于运控中心，参见图5，为该方法的流程示意图，由图5可见，该方法包括以下步骤：

步骤S202：接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同控制命令。

这里，协同请求航天器和待协同航天器之间的协同工作关系是固定的，在协同请求航天器生成协同控制命令之后，协同请求航天器求航天器通过SMA系统返向全景波束向运控中心发送该协同控制命令。通常，待协同航天器先将该协同控制命令发送给通信卫星，并中转到地面站，由地面站再发送给运控中心。在其中一种可能的实施方式中，该协同控制命令的内容包括：协同工作时间段、协同工作内容等等。

步骤S204：调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器。

运控中心在接收到该协同控制命令之后，调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器。这里，待协同航天器可以是一个，也可以是多个。

步骤S206：根据预先设置的任务要求制定协同任务计划，并将协同任务计划发送至相应的用户中心，以使用户中心、运控中心和待协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

同时，运控中心还根据预先设置的任务要求制定协同任务计划，并将协同任务计划发送至相应的用户中心。这样，用户中心、运控中心和待协同航天器即可根据该协同任务计划，并按照预先约定的流程进行数据传输，并最终完成协同工作任务。

实施例三：

参见图6，为一种多航天器自主协同通信方法，图6示出了该方法中各个通讯主体之间的信息交互，由图6可见，该方法包括以下步骤：

步骤S31：协同请求航天器生成协同工作申请。

步骤S32：协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束将该协同工作申请发送给运控中心。

步骤S33：运控中心将该协同工作申请发送至相应的用户中心。

步骤S34：用户中心根据该协同工作申请生成待协同航天器的遥控指令和使用申请。

步骤S35：运控中心根据该使用申请生成使用计划。

步骤S36：运控中心调用SMA系统前向波束将该遥控指令发送至待协同航天器。

步骤S37：待协同航天器、用户中心和运控中心按照该使用计划以预先约定的流程进行数据传输。

在另一种实施方式中，如图7所示，为另一种多航天器自主协同通信方法的流程示意图，该方法的流程如下：

步骤S41：协同请求航天器生成协同控制命令。

步骤S42：协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束将该协同控制命令发送给运控中心。

步骤S43：运控中心根据预先设置的任务要求制定协同任务计划。

步骤S44：运控中心将该协同任务计划发送至相应的用户中心。

步骤S45：运控中心调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器。

步骤S46：该用户中心、运控中心和待协同航天器根据该协同任务计划按照预先约定的流程进行数据传输。

本发明实施例提供的多航天器自主协同通信方法，与上述实施例一和实施例二提供的多航天器自主协同通信方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例四：

本发明实施例还提供了一种多航天器自主协同通信系统，参见图8，为该系统的结构示意图，由图8可见，该系统包括依次相连的协同工作申请接收模块81、协同工作申请发送模块82、遥控指令接收模块83和遥控指令发送模块84，其中，各个模块的功能如下：

协同工作申请接收模块81，用于接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同工作申请；

协同工作申请发送模块82，用于将该协同工作申请发送至相应的用户中心，以生成待协同航天器的遥控指令和使用申请；

遥控指令接收模块83，用于接收所述用户中心返回的所述遥控指令；

遥控指令发送模块84，用于调用SMA系统前向波束将所述遥控指令发送至所述待协同航天器；

协同任务计划制定模块85，用于接收所述用户中心返回的使用申请，并根据所述使用申请生成协同任务计划；

协同任务计划发送模块86，用于将所述协同任务计划发送至所述用户中心，以使所述用户中心、运控中心和所述待协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

在另一种实施方式中，如图9所示，为另一种多航天器自主协同通信系统的结构示意图，其中，该系统包括依次相连的协同控制命令接收模块91、协同控制命令发送模块92、协同任务计划制定模块93和协同任务计划发送模块94。该系统各个模块的功能如下：

协同控制命令接收模块91，用于接收协同请求航天器通过SMA系统返向全景波束发送的协同控制命令；

协同控制命令发送模块92，用于调用SMA系统前向波束将该协同控制命令发送至待协同航天器；

协同任务计划制定模块93，用于根据预先设置的任务要求制定协同任务计划；

协同任务计划发送模块94，用于将该协同任务计划发送至相应的用户中心，以使该用户中心、运控中心和该协同航天器按照预先约定的流程进行数据传输。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的多航天器自主协同通信系统，其实现原理及产生的技术效果和前述多航天器自主协同通信方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

实施例五：

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，该存储器中存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述实施例一、实施例二、实施例三及其可能的实施方式之一提供的多航天器自主协同通信方法的步骤。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行多航天器自主协同通信方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。