一种卫星VDES收发终端及其收发方法

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种实现AIS信道、ASM信道、VDE信道数据接收与发送功能的卫星VDES收发终端。

背景技术

VDES(VHF Data Exchange System，甚高频数据交换系统)是对现有水上助航系统AIS(Automatic Identification System，自动身份识别系统)的加强和升级，为了解决随着AIS用户的增加及其应用的扩展带来的高链路负载问题，VDES在集成现有AIS业务的基础上，增加了ASM(Application Specific Messages，特殊应用报文)、VDE(VHF DataExchange，甚高频数据交换)功能。其中，AIS子系统用于交换船舶位置和速度信息、保障位置跟踪、航线导航、船舶身份识别等与船舶航线安全相关信息，具有最高的优先级；ASM的设计是为了减少AIS链路的负载，用于传输水文、天气预报等信息；VDE信道是VDES的核心，为系统提供大容量的数据交换，用于传输海图等信息。VDES通信信道由原来的2个增加至18个，地面最高数据速率达到307.2kbps，全面提升了水上船舶的数据通信能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星VDES收发终端，其特征在于，包括天线、VDES收发载荷信机，其中，所述天线接收船舶终端的上行电磁信号，通过高频电缆传输到VDES收发载荷信机；所述VDES收发载荷信机将接收的上行电磁信号滤波、放大、采样、解调、译码处理，经过RS422传递给整星，并由所述整星下传至卫星地面站；所述整星接收卫星地面站上行VDE相关数据，或者卫星其他载荷需要VDE信道传输的数据，通过RS422传输至VDES收发载荷信机，所述VDES收发载荷信机将VDE数据打包后，经过调制、放大滤波，由天线发射出去，下传至地面船舶终端或者岸基终端。

本发明还提供了一种卫星VDES收发终端的收发方法，其特征在于，包括步骤：在t0时刻，由整星控制打开VDES收发载荷信机一次电源开关，VDES收发载荷信机开机；步骤2：在t1时刻，VDES收发载荷信机通过CAN总线收到整星天线展开指令，打开天线供电电源；步骤3：在t2通过遥测确定天线正常打开；步骤4：卫星VDES收发终端在轨开机后将直接进入数据接收模式，t3～t6为卫星VDES收发终端的一个功能测试周期；步骤5：在功能测试场景下，地面终端发射测试报文，卫星VDES收发终端接收报文回传地面，测试时间大约5～10分钟/次；步骤6：地面终端发送VDE数据，卫星VDES收发终端接收到数据后，发射给地面进行解析；步骤7：在业务测试场景下，卫星VDES收发终端接收地面船舶AIS广播报文，由整星根据能源平衡控制，最长200分钟。

优选地，包括步骤：

步骤1：t0时刻，一次电源打开；在t0～t1时刻，天线未展开，卫星VDES信机基带软件启动，处于默认接收模式，CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，VDES收发载荷信机无射频信号输入，AGC遥测为0V；

步骤2：t1时刻，整星通过CAN总线发送天线展开指令；在t1～t2时刻，天线处于展开过程，卫星VDES信机基带软件启动，处于默认接收模式；CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，VDES收发载荷信机无射频信号输入，AGC遥测为0V；

步骤3：t2时刻，天线展开成功；

步骤4：t3～t4时刻，VDES收发载荷信机正常接收地面船舶信号，信机处于默认接收AIS数据状态，AGC遥测为0～3.3V；CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，直至CAN总线发出数据传输指令；接收信道可以通过CAN指令切换本振及信道带宽；在此阶段，地面测试设备发送相关测试报文，测试卫星VDES收发终端性能；

步骤5：t4～t5时刻，VDES收发载荷信机发射机开机，信机将星务或其他载荷发送的VDE数据经过处理后发射给地面，地面测试设备接收到相关VDE报文进行解析；

步骤6：t5～t6时刻，VDES收发载荷信机根据协议规定，切换收发机的工作状态；

步骤7：t6时刻，整星关闭一次电源，信机关闭，天线处于展开状态，接口无数据传输，无遥测，完成一个测试周期；直至下一个测试周期打开。

本发明提出卫星VDES收发终端工作原理，与现有技术相比，具有以下效果：

(1)可利用卫星VDES终端实现AIS信道、ASM信道、VDE信道数据接收与发送功能

(2)实现对全球航行船舶的航行数据、特殊应用消息及宽带业务数据的收集。

(3)与船舶、岸基一起构成天地一体化自组网通信系统，弥补离岸船舶与岸基不能直接通信的问题

附图说明

图1为卫星VDES收发终端工作原理框图，卫星VDES收发终端由天线、VDES收发载荷信机和高低频电缆组成；

图2为卫星VDES收发终端工作流程。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明提出卫星VDES收发终端工作原理，具备卫星AIS信道、ASM信道和VDE信道数据接收和发送功能，实现对全球航行船舶的航行数据、特殊应用消息及宽带业务数据的收集。

卫星VDES收发终端工作原理，主要完成卫星终端对AIS信道、ASM信道、VDE信道的数据接收与发送功能。通过AIS信道获取船舶的位置信息、航行速度等信息；通过ASM信道获取船舶附近的水纹和天气信息以应对海上快速变化的天气情况；通过VDE信道支持船舶中个人用户的应用消息的传输与交互，实现与远距离船舶终端的信息交互。

卫星VDES收发终端搭载的卫星轨道是圆轨道，轨道标称高度为530KM，轨道倾角为97.5°。卫星VDES收发终端在轨对地有两种功能：①功能测试场景：地面测试设备配合开展卫星VDES收发终端功能性能测试；②业务测试场景：卫星VDES收发终端开机进入信号接收状态，持续接收地面船舶广播信号；随后发射机开机(占空比72％)，向地面发送VDE数据，收发机开关由卫星VDES收发终端根据业务场景和协议进行切换。

VDES收发载荷由天线、信机和高低频电缆组成，工作原理框图见图1，具体工作原理如下：

(1)卫星VDES收发终端天线接收船舶终端的上行电磁信号，通过高频电缆传输到VDES收发载荷信机，VDES收发载荷信机将接收的信号滤波、放大、采样、解调、译码等处理，经过RS422传递给整星，并由整星择机下传地面，数据下传地面没有实时性要求。

(2)VDES收发载荷信机将整星经过RS422传送的VDE数据打包后，经过调制、放大滤波，由天线发射出去，下传至地面船舶终端或者岸基终端。

卫星VDES收发终端入轨后，共有7步，如图2所示，在t0时刻，由整星控制打开VDES收发载荷信机一次电源开关，VDES收发载荷信机开机；在t1时刻，VDES收发载荷信机通过CAN总线收到整星天线展开指令，打开天线供电电源20s，在t2通过遥测确定天线正常打开。卫星VDES收发终端在轨开机后将直接进入数据接收模式，t3～t6为卫星VDES收发终端的一个功能测试周期。在功能测试场景下，地面终端发射测试报文，卫星VDES收发终端接收报文回传地面，测试时间大约5～10分钟/次；地面终端发送VDE数据，卫星VDES收发终端接收到数据后，发射给地面进行解析；在业务测试场景下，卫星VDES收发终端接收地面船舶AIS广播报文，由整星根据能源平衡控制，最长200分钟。卫星VDES收发终端的收发方法如下：

步骤1：t0时刻，一次电源打开。在t0～t1时刻，天线未展开，卫星VDES信机基带软件启动，处于默认接收模式，CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，VDES收发载荷信机无射频信号输入，AGC遥测为0V；

步骤2：t1时刻，整星通过CAN总线发送天线展开指令。在t1～t2时刻，天线处于展开过程，卫星VDES信机基带软件启动，处于默认接收模式；CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，VDES收发载荷信机无射频信号输入，AGC遥测为0V；

步骤3：t2时刻，天线展开成功。

步骤4：t3～t4时刻，VDES收发载荷信机正常接收地面船舶信号，信机处于默认接收AIS数据状态，AGC遥测为0～3.3V；CAN总线处于正常工作状态，RS422无数据输出，直至CAN总线发出数据传输指令；接收信道可以通过CAN指令切换本振及信道带宽；在此阶段，地面测试设备发送相关测试报文，测试卫星VDES收发终端性能。

步骤5：t4～t5时刻，VDES收发载荷信机发射机开机，信机将星务或其他载荷发送的VDE数据经过处理后发射给地面，地面测试设备接收到相关VDE报文进行解析。

步骤6：t5～t6时刻，VDES收发载荷信机根据协议规定，切换收发机的工作状态；

步骤7：t6时刻，整星关闭一次电源，信机关闭，天线处于展开状态，接口无数据传输，无遥测，完成一个测试周期；直至下一个测试周期打开。

卫星VDES收发终端主要的功能包括：

(1)接收来自船舶发送的VHF频段上行信号，包括AIS、ASM、VDE报文，报至星务计算机。(2)将来自星务或者其他载荷的VDE数据向船舶进行VDE数据的单播和多播通信。(3)与船舶终端、岸基终端一起构成天地一体化自组网通信系统，弥补离岸船舶与岸基不能直接通信的问题。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。