机载卫星通信系统的制作方法

1.本发明主要涉及飞机宽带数据通信技术领域，具体地涉及一种机载卫星通信系统。


背景技术：

2.传统的卫星通信技术主要应用在高清晰度电视(high definition television，hdtv)传输和宽带数字通信等场景。卫星通信通常使用c频段和ku频段宽带，c频段和ku频段可用带宽为500mhz～1000mhz。随着通信终端用户的增多和对数据传输需求的增大，原有的c频段和ku频段的可用带宽500mhz～1000mhz较小，不能满足数据的高速传输需求，通常高速数据传输带宽要求达到ghz。此外，若将c频段和ku频段的卫星通信终端天线应用在空中场景，由于c频段和ku频段的卫星通信终端天线口径大，不利于加装天线罩，因此空中的恶劣环境会对卫星通信终端天线产生不良影响，导致通信不稳定。
3.目前ka频段宽带卫星通信发展迅速，ka频段可用频率资源丰富，具有天然的高抗干扰性能。虽然ka频段会带来部分技术问题，但是动功率控制技术、自适应编码技术和调制技术等的进步已使ka频段带来的雨衰问题和高频元器件难题得到有效克服。随着多颗不同轨道ka频段通信卫星的陆续发射升空以及各种大带宽新业务需求的出现，机载卫星通信系统可以应用于飞机领域，例如民航客机领域，期望满足机组人员和乘客对宽带数据通信以及上网的需求，让通信用户在空中也能享受到和地面一样的高质量通信服务。目前机载卫星通信系统中各组件的设计并不成熟，飞机上的机载卫星通信系统仍然存在通信稳定性不高的问题。


技术实现要素：

4.本技术所要解决的技术问题是提供一种机载卫星通信系统，可以提高飞机上的机载卫星通信系统的通信稳定性。
5.本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种机载卫星通信系统，包括：飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，调制解调管理器模块分别与飞机航电系统和天线模块连接，其中，飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；天线模块用于搜索和跟踪卫星，天线模块包括天线软件；调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。
6.在本技术的一实施例中，天线模块包括ka频段终端天线，ka频段终端天线设置有天线保护罩。
7.在本技术的一实施例中，天线软件包括波束跟踪软件单元和控制软件单元，波束跟踪软件单元用于形成波束和跟踪波束，控制软件单元用于控制天线与外部设备通信，以及实现软件升级、天线与调制解调管理器接口协议、飞机私有模块和简单网络管理协议中的一种或任意种功能。
8.在本技术的一实施例中，机载卫星通信系统还包括供电单元和机舱开关面板，其中，供电单元分别与调制解调管理器模块和天线模块连接，机舱开关面板与调制解调管理器模块通过离散量信号接口连接，离散量信号接口的数据包括上电使能控制信号和下电使能控制信号。
9.在本技术的一实施例中，机载卫星通信系统的系统初始化过程包括以下步骤：根据上电使能控制信号控制机载卫星通信系统上电；加载和初始化调制解调管理器软件；加载飞机系统参数；加载天线软件和天线参数；控制调制解调管理器模块、供电单元和天线模块进行上电自检；存储系统初始化的成功信息或者失败信息。
10.在本技术的一实施例中，机载卫星通信系统还包括与飞机航电系统连接的机舱管理终端，机舱管理终端用于维护机载卫星通信系统，维护过程包括根据用户的控制指令来配置卫星网络参数、网际互连协议和机载卫星通信系统的参数。
11.在本技术的一实施例中，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路的过程包括以下步骤：调制解调管理器模块判断是否检测到至少一颗卫星的有效卫星系统参数；若检测到有效卫星系统参数，则调制解调管理器软件根据天线与调制解调管理器接口协议将数据服务载波信息传输至天线软件；天线软件根据数据服务载波信息以跟踪和锁定相应的数据服务载波信号，并返回锁定信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件根据锁定信号以同步、锁定和解调相应的数据服务载波；调制解调管理器软件根据数据服务载波的解调信息，获得至少一颗卫星的广播时间计划和入网上行捕获信号，并控制机载卫星通信系统的网络时钟和至少一颗卫星的网络时钟同步；调制解调管理器软件传输入网上行捕获信号至地面站，以协商建立控制通道以及完成鉴权和登录。
12.在本技术的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统通过通信链路向已建链卫星发送数据，在发送数据的过程中包括以下步骤：对至少一个虚拟局域网通道的用户网际互连协议数据添加相应的链路标签，得到已标记的用户网际互连协议数据，将已标记的用户网际互连协议数据分配至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件根据中频功率限制要求，确定调制器的带宽、调制、编码、扩频因子和中频功率值中的一项或者任意项参数，并将产生的中频信号传输至天线软件；天线软件根据中频信号进行上变频和功率放大操作；天线模块向已建链卫星辐射上行电磁波信号。
13.在本技术的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统通过通信链路接收已建链卫星的数据，在接收数据的过程中包括以下步骤：天线模块接收已建链卫星的下行电磁波信号，将下行电磁波信号转换为电信号，并传输电信号至机载卫星通信系统内的低噪声变频器；低噪声变频器对电信号进行下变频和低噪声放大处理后获得中频信号，传输中频信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件解调中频信号后获得已标记的用户网际互连协议数据，提取已标记的用户网际互连协议数据中的链路标签，根据链路标签将相应的用户网际互连协议数据分配至对应的虚拟局域网通道，并将用户网际互连协议数据发送至相应用户。
14.在本技术的一实施例中，在调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统能够根据地面站的命令进行波束切换，包括以下步骤：调制解调管理器软件接收地面站的波束切换命令，获得目标波束的工作频率、极化信
息、带宽信息、邀请模式下预先分配确定的信道捕获时隙信息中的一种或任意种信息；调制解调管理器模块停止在当前工作波束的载波上传输数据；调制解调管理器软件将目标波束的相应信息通过天线与调制解调管理器接口协议传输至天线软件；天线软件根据目标波束的相应信息完成数据服务载波的跟踪和锁定，并传输数据服务载波锁定信号至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件锁定下行载波，并通过邀请模式在新波束载波上发起信道捕获传输。
15.在本技术的一实施例中，调制解调管理器模块和天线模块还用于控制信号发射功率，在控制信号发射功率的过程中包括以下步骤：天线软件根据飞机姿态信息和空中管制要求实时产生当前最大发送功率频谱密度值，并通过天线与调制解调管理器接口协议传输当前最大发送功率频谱密度值至调制解调管理器软件；调制解调管理器软件根据当前最大发送功率频谱密度值，确定中频发送限制请求，中频发送限制请求包括功率大小和带宽要求。
16.在本技术的一实施例中，机载卫星通信系统还包括状态指示装置，状态指示装置用于指示机载卫星通信系统的工作状态。
17.在本技术的一实施例中，机载卫星通信系统还包括控制装置，控制装置用于控制电源使能状态和天线发射状态。
18.在本技术的一实施例中，调制解调管理器模块和天线模块还包括飞机私有模块，飞机私有模块用于供用户设置配置数据，配置数据包括飞机身份参数、网际互连协议网络管理参数、设备工作参数、天线参数中的一种或任意种。
19.在本技术的一实施例中，飞机航电系统和调制解调管理器模块设置在机舱内部，天线模块设置在机舱外部。
20.本技术的技术方案使用天线模块来搜索和跟踪卫星，使用调制解调管理器模块来变换信号和根据卫星协议收发数据，调制解调管理器模块通过天线模块与空中的卫星建立通信链路后，用户可以通过飞机航电系统享受数据传输上网服务。本技术的机载卫星通信系统可以高速跟踪卫星信号以及避免空中恶劣环境对卫星天线的不良影响，从而使卫星通信更加稳定可靠，通信稳定性高，可以满足飞机上的用户对宽带数据通信和稳定上网的需求，让用户在空中也能享受到高质量通信服务。
附图说明
21.为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本技术的具体实施方式作详细说明，其中：
22.图1是本技术一实施例的机载卫星通信系统的示例性架构图；
23.图2是本技术另一实施例的机载卫星通信系统的示例性架构图；
24.图3是本技术又一实施例的机载卫星通信系统的示例性架构图；
25.图4是本技术一实施例的机载卫星通信系统的web终端界面示意图。
具体实施方式
26.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施
specification，openamip)、飞机私有模块(airplane personality module，apm)和简单网络管理协议(simple network management protocol，snmp)中的一种或任意种功能。
34.图2是本技术另一实施例的机载卫星通信系统的示例性架构图，参考图2所示，在一些实施例中，飞机航电系统11和调制解调管理器模块12设置在机舱内部101，天线模块13设置在机舱外部102。在一些实施例中，天线模块13包括ka频段终端天线，ka频段终端天线设置有天线保护罩131。示例性地，本技术的机载卫星通信系统10还包括可以提供电能的第一飞机电源19、第二飞机电源14和供电单元18，其中，供电单元18分别与调制解调管理器模块12、天线模块13和第一飞机电源19连接，供电单元18可以将第一飞机电源19的电能进行适配性处理，从而供电单元18可以同时向调制解调管理器模块12和天线模块13供电。本技术通过设置第一飞机电源19和第二飞机电源14可以在其中一个飞机电源失效的情况下，还有另一个飞机电源可以备用，从而保证机载卫星通信系统10可以正常运行。图2中的机舱开关面板15、机舱管理终端16和控制装置17将在后文介绍。
35.示例性地，本技术的机载卫星通信系统10也可以称为ka频段宽带卫星通信系统，该ka频段宽带卫星通信系统使用ka频段，相对于c频段和ku频段等传统频段，ka频段卫星通信总带宽可以高达几十ghz甚至上百ghz，适合宽带数字传输和高速卫星通信等需求。相较于以往的c频段和ku频段，本技术使用相同尺寸天线接收数据时，ka频段具有更高的增益。本技术的终端天线口径小，有利于加装天线保护罩131，从而避免了空中恶劣环境对卫星天线的不良影响，天线模块13可以高速跟踪卫星信号，使通信更加稳定可靠。
36.参考图2所示，在一些实施例中，机载卫星通信系统10还包括供电单元18和机舱开关面板15，其中，供电单元18分别与调制解调管理器模块12和天线模块13连接，机舱开关面板15与调制解调管理器模块12通过离散量信号接口124连接，离散量信号接口124的数据包括上电使能控制信号和下电使能控制信号，机舱开关面板15可以控制机载卫星通信系统10的上电和下电。
37.在一些实施例中，机载卫星通信系统10的系统初始化过程包括以下步骤：步骤s111：根据上电使能控制信号(即外部上电使能离散量信号)控制机载卫星通信系统10上电；步骤s112：加载和初始化调制解调管理器软件；步骤s113：加载飞机系统参数；步骤s114：加载天线软件和天线参数；步骤s115：控制调制解调管理器模块12、供电单元18和天线模块13进行上电自检；步骤s116：存储系统初始化的成功信息或者失败信息。
38.图4是本技术一实施例的机载卫星通信系统的web终端界面示意图，参考图2和图4所示，在一些实施例中，机载卫星通信系统10还包括与飞机航电系统11连接的机舱管理终端16，机舱管理终端16用于维护机载卫星通信系统10，维护过程包括根据用户的控制指令来配置卫星网络参数、网际互连协议和机载卫星通信系统10的参数。示例性地，机舱管理终端16可以由飞机的机组人员使用，机组人员通过该机舱管理终端16使用机载卫星通信系统10的自检、snmp维护、软件数据加载和系统操作日志等功能。机舱管理终端16可以通过web界面40来呈现各配置项，例如机组人员可以通过web界面40的状态栏401查看机载卫星通信系统10的运行状态，web界面40还可以提供系统状态监控、参数配置和故障查询等功能，本技术不做限制。本技术的机载卫星通信系统10还可以实现ip网络功能，包括ip网络配置、ip网络安全防护、ip网络服务质量(quality of service，qos)和ip网络管理。
39.在一些实施例中，机载卫星通信系统10还包括状态指示装置，状态指示装置用于
指示机载卫星通信系统10的工作状态。示例性地，状态指示装置可以是状态指示灯，或者是可以呈现系统工作状态的web界面，本技术对状态指示装置不做限制。
40.参考图2所示，在一些实施例中，机载卫星通信系统10还包括控制装置17，控制装置17用于控制电源使能状态和天线发射状态。示例性地，控制装置17可以用无线的方式接入机载卫星通信系统10的调制解调管理器模块12，控制装置17可以由地面站的工作人员使用，地面站的工作人员可以通过控制装置17来维护、调试、使用机载卫星通信系统10，例如工作人员根据控制装置17来配置系统参数、控制天线发射状态、查看系统的状态信息和记录系统故障信息等。
41.示例性地，本技术的卫星通信功能包括入网功能、ip数据传输功能、波束切换功能、发射功率控制功能等，这些功能将在后文介绍。本技术的卫星通信功能通过调制解调管理器软件和天线软件的交互完成，天线软件可以高速跟踪卫星信号，从而机载卫星通信系统10可以在通信过程中保持信号稳定。机载卫星通信系统10上电初始化完成后，可以捕捉卫星信息和相关信号，完成入网并进行ip数据传输。
42.参考图2所示，示例性地，入网功能包括机载卫星通信系统10可以与空中的卫星建立通信链路。在一些实施例中，调制解调管理器模块12通过天线模块13与至少一颗卫星建立通信链路的过程包括以下步骤：
43.步骤s121：调制解调管理器模块12判断是否检测到空中至少一颗卫星的有效卫星系统参数。
44.步骤s122：若检测到有效卫星系统参数，则调制解调管理器软件根据天线与调制解调管理器接口协议openamip将数据服务载波信息传输至天线软件。
45.步骤s123：天线软件根据数据服务载波信息以跟踪和锁定相应的数据服务载波信号，并返回锁定信号至调制解调管理器软件。
46.步骤s124：调制解调管理器软件根据锁定信号以同步、锁定和解调相应的数据服务载波。
47.步骤s125：调制解调管理器软件根据数据服务载波的解调信息，获得至少一颗卫星的广播时间计划和入网上行捕获信号，并控制机载卫星通信系统10的网络时钟和至少一颗卫星的网络时钟同步。
48.步骤s126：调制解调管理器软件传输入网上行捕获信号至地面站，以协商建立控制通道以及完成鉴权和登录。
49.参考图2所示，在一些实施例中，在调制解调管理器模块12通过天线模块13与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统10通过通信链路向已建链卫星发送数据，从而可以实现ip数据传输功能中的ip数据发送功能，在发送数据的过程中包括以下步骤：
50.步骤s131：对至少一个虚拟局域网(virtual local area network，vlan)通道的用户网际互连协议数据添加相应的链路标签，得到已标记的用户网际互连协议数据，将已标记的用户网际互连协议数据分配至调制解调管理器软件。
51.步骤s132：调制解调管理器软件根据中频功率限制要求，确定调制器的带宽、调制、编码、扩频因子和中频功率值中的一项或者任意项参数，并将产生的中频信号传输至天线软件。
52.步骤s133：天线软件根据中频信号进行上变频和功率放大操作。
53.步骤s134：天线模块13向已建链卫星辐射上行电磁波信号。
54.参考图2所示，在一些实施例中，在调制解调管理器模块12通过天线模块13与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统10通过通信链路接收已建链卫星的数据，从而可以实现ip数据传输功能中的ip数据接收功能，在接收数据的过程中包括以下步骤：
55.步骤s141：天线模块13接收已建链卫星辐射的下行电磁波信号，将下行电磁波信号转换为电信号，并传输电信号至机载卫星通信系统10内的低噪声变频器(low noise block converter，lnb)。
56.步骤s142：低噪声变频器对电信号进行下变频和低噪声放大处理后获得中频信号，传输中频信号至调制解调管理器软件。
57.步骤s143：调制解调管理器软件解调中频信号后获得已标记的用户网际互连协议数据，提取已标记的用户网际互连协议数据中的链路标签，根据链路标签将相应的用户网际互连协议数据分配至对应的虚拟局域网通道，并将用户网际互连协议数据发送至相应用户。
58.参考图2所示，在一些实施例中，在调制解调管理器模块12通过天线模块13与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，机载卫星通信系统10能够根据地面站的命令进行波束切换，从而可以实现波束切换功能，包括以下步骤：
59.步骤s151：调制解调管理器软件接收地面站的波束切换命令，获得目标波束的工作频率、极化信息、带宽信息、邀请模式下预先分配确定的信道捕获时隙信息中的一种或任意种信息。
60.步骤s152：调制解调管理器模块12停止在当前工作波束的载波上传输数据。
61.步骤s153：调制解调管理器软件将目标波束的相应信息通过天线与调制解调管理器接口协议openamip传输至天线软件。
62.步骤s154：天线软件根据目标波束的相应信息完成数据服务载波的跟踪和锁定，并传输数据服务载波锁定信号至调制解调管理器软件。
63.步骤s155：调制解调管理器软件锁定下行载波，并通过邀请模式在新波束载波上发起信道捕获传输。
64.示例性地，需要进行波束切换的情况包括：(1)机载卫星通信系统10与某颗卫星通信时，若当前信道的信号不佳，则需要通过波束切换操作将当前信道切换至另一信道来继续通信；(2)机载卫星通信系统10通过波束切换操作来切换至与其他卫星通信。
65.参考图2所示，在一些实施例中，调制解调管理器模块12和天线模块13还用于控制信号发射功率，以实现发射功率控制功能，在控制信号发射功率的过程中包括以下步骤：
66.步骤s161：天线软件根据飞机姿态信息和空中管制要求实时产生当前最大发送功率频谱密度值，并通过天线与调制解调管理器接口协议openamip传输当前最大发送功率频谱密度值至调制解调管理器软件。
67.步骤s162：调制解调管理器软件根据当前最大发送功率频谱密度值，确定中频发送限制请求，中频发送限制请求包括功率大小和带宽要求。
68.在一些实施例中，调制解调管理器模块12和天线模块13还包括飞机私有模块，飞
机私有模块用于供用户设置配置数据，配置数据包括飞机身份参数、网际互连协议网络管理参数、设备工作参数、天线参数中的一种或任意种。示例性地，用户可以通过机载卫星通信系统10的web页面设置飞机私有模块apm的配置数据，调制解调管理器模块12和天线模块13的apm数据可以同步，在机载卫星通信系统10的软件故障重新运行时，可以恢复配置数据。
69.下面介绍本技术的机载卫星通信系统10中各组件的数据流。图3是本技术又一实施例的机载卫星通信系统的示例性架构图，图3示出了调制解调管理器模块12上的具体接口名称。表1是机载卫星通信系统的数据流说明表，参考图3和表1所示，可以得到机载卫星通信系统10中各组件的数据流向。
70.表1机载卫星通信系统的数据流说明
71.72.73.[0074][0075]
示例性地，本技术的机载卫星通信系统基于中星十六建立ka频段宽带卫星通信链路，可以提供基于ip的数据传输服务功能，天线软件展示的试验结果包括：(1)针对天线模块中天线的有效全向辐射功率(effective isotropic radiated power，eirp)，当设置天线为90
°
俯仰角时，eirp≥48.4dbw；当设置天线为30
°
俯仰角时，eirp≥44.4dbw；当设置天线为20
°
俯仰角时，eirp≥42dbw。(2)针对天线模块中天线的增益噪声温度比(gain-to-noise temperature ratio，g/t)值，当设置天线为90
°
俯仰角时，g/t值≥12.5db/k；当设置天线为30
°
俯仰角时，g/t值≥8.5db/k
°
；当设置天线为20
°
俯仰角时，g/t值≥5.5db/k。
[0076]
本技术的机载卫星通信系统对天线软件的功能和调制解调管理器软件的功能进行了改进，通过天线模块和调制解调管理器模块的配合，可以高速跟踪卫星信号，天线模块的天线体积可以做小，从而便于安装天线保护罩，可以避免空中恶劣环境对卫星天线的不良影响，可以满足飞机上用户对宽带数据通信和稳定上网的需求。
[0077]
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
[0078]
同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0079]
本技术的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dapd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本技术的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带
……
)、光盘(例如，压缩盘cd、数字多功能盘dvd
……
)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器
……
)。
[0080]
计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。
[0081]
同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实
施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
[0082]
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
[0083]
虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种机载卫星通信系统，其特征在于，包括：飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，所述调制解调管理器模块分别与所述飞机航电系统和所述天线模块连接，其中，所述飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；所述天线模块用于搜索和跟踪卫星，所述天线模块包括天线软件；所述调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，所述调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。2.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述天线模块包括ka频段终端天线，所述ka频段终端天线设置有天线保护罩。3.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述天线软件包括波束跟踪软件单元和控制软件单元，所述波束跟踪软件单元用于形成波束和跟踪波束，所述控制软件单元用于控制天线与外部设备通信，以及实现软件升级、天线与调制解调管理器接口协议、飞机私有模块和简单网络管理协议中的一种或任意种功能。4.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括供电单元和机舱开关面板，其中，所述供电单元分别与所述调制解调管理器模块和所述天线模块连接，所述机舱开关面板与所述调制解调管理器模块通过离散量信号接口连接，所述离散量信号接口的数据包括上电使能控制信号和下电使能控制信号。5.如权利要求4所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载卫星通信系统的系统初始化过程包括以下步骤：根据所述上电使能控制信号控制所述机载卫星通信系统上电；加载和初始化所述调制解调管理器软件；加载飞机系统参数；加载所述天线软件和天线参数；控制所述调制解调管理器模块、所述供电单元和所述天线模块进行上电自检；存储所述系统初始化的成功信息或者失败信息。6.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括与所述飞机航电系统连接的机舱管理终端，所述机舱管理终端用于维护所述机载卫星通信系统，维护过程包括根据用户的控制指令来配置卫星网络参数、网际互连协议和机载卫星通信系统的参数。7.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路的过程包括以下步骤：调制解调管理器模块判断是否检测到所述至少一颗卫星的有效卫星系统参数；若检测到所述有效卫星系统参数，则所述调制解调管理器软件根据天线与调制解调管理器接口协议将数据服务载波信息传输至所述天线软件；所述天线软件根据所述数据服务载波信息以跟踪和锁定相应的数据服务载波信号，并返回锁定信号至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件根据所述锁定信号以同步、锁定和解调相应的数据服务载波；所述调制解调管理器软件根据所述数据服务载波的解调信息，获得所述至少一颗卫星的广播时间计划和入网上行捕获信号，并控制所述机载卫星通信系统的网络时钟和所述至
少一颗卫星的网络时钟同步；所述调制解调管理器软件传输所述入网上行捕获信号至地面站，以协商建立控制通道以及完成鉴权和登录。8.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，在所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，所述机载卫星通信系统通过所述通信链路向已建链卫星发送数据，在所述发送数据的过程中包括以下步骤：对至少一个虚拟局域网通道的用户网际互连协议数据添加相应的链路标签，得到已标记的用户网际互连协议数据，将所述已标记的用户网际互连协议数据分配至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件根据中频功率限制要求，确定调制器的带宽、调制、编码、扩频因子和中频功率值中的一项或者任意项参数，并将产生的中频信号传输至所述天线软件；所述天线软件根据所述中频信号进行上变频和功率放大操作；所述天线模块向所述已建链卫星辐射上行电磁波信号。9.如权利要求1或8所述的机载卫星通信系统，其特征在于，在所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，所述机载卫星通信系统通过所述通信链路接收已建链卫星的数据，在接收数据的过程中包括以下步骤：所述天线模块接收所述已建链卫星的下行电磁波信号，将所述下行电磁波信号转换为电信号，并传输所述电信号至所述机载卫星通信系统内的低噪声变频器；所述低噪声变频器对所述电信号进行下变频和低噪声放大处理后获得中频信号，传输所述中频信号至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件解调所述中频信号后获得已标记的用户网际互连协议数据，提取所述已标记的用户网际互连协议数据中的链路标签，根据所述链路标签将相应的用户网际互连协议数据分配至对应的虚拟局域网通道，并将所述用户网际互连协议数据发送至相应用户。10.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，在所述调制解调管理器模块通过所述天线模块与至少一颗卫星建立通信链路成功之后，所述机载卫星通信系统能够根据地面站的命令进行波束切换，包括以下步骤：所述调制解调管理器软件接收所述地面站的波束切换命令，获得目标波束的工作频率、极化信息、带宽信息、邀请模式下预先分配确定的信道捕获时隙信息中的一种或任意种信息；所述调制解调管理器模块停止在当前工作波束的载波上传输数据；所述调制解调管理器软件将所述目标波束的相应信息通过天线与调制解调管理器接口协议传输至所述天线软件；所述天线软件根据所述目标波束的相应信息完成数据服务载波的跟踪和锁定，并传输数据服务载波锁定信号至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件锁定下行载波，并通过邀请模式在新波束载波上发起信道捕获传输。11.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述调制解调管理器模块和
所述天线模块还用于控制信号发射功率，在所述控制信号发射功率的过程中包括以下步骤：所述天线软件根据飞机姿态信息和空中管制要求实时产生当前最大发送功率频谱密度值，并通过天线与调制解调管理器接口协议传输所述当前最大发送功率频谱密度值至所述调制解调管理器软件；所述调制解调管理器软件根据所述当前最大发送功率频谱密度值，确定中频发送限制请求，所述中频发送限制请求包括功率大小和带宽要求。12.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括状态指示装置，所述状态指示装置用于指示所述机载卫星通信系统的工作状态。13.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置用于控制电源使能状态和天线发射状态。14.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述调制解调管理器模块和所述天线模块还包括飞机私有模块，所述飞机私有模块用于供用户设置配置数据，所述配置数据包括飞机身份参数、网际互连协议网络管理参数、设备工作参数、天线参数中的一种或任意种。15.如权利要求1所述的机载卫星通信系统，其特征在于，所述飞机航电系统和所述调制解调管理器模块设置在机舱内部，所述天线模块设置在机舱外部。

技术总结
本发明提供了一种机载卫星通信系统，包括飞机航电系统、调制解调管理器模块和天线模块，调制解调管理器模块分别与飞机航电系统和天线模块连接，其中，飞机航电系统用于向用户提供基于网际互连协议的数据传输上网服务；天线模块用于搜索和跟踪卫星，天线模块包括天线软件；调制解调管理器模块用于变换信号和根据卫星协议收发数据，调制解调管理器模块包括调制解调管理器软件，调制解调管理器模块通过天线模块与至少一颗卫星建立通信链路。本发明可以提高飞机上的机载卫星通信系统的通信稳定性。性。性。


技术研发人员：尧颖婷 李鑫 武莹
受保护的技术使用者：上海微小卫星工程中心
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/28