LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

一種低地球軌道(LEO)衛(wèi)星包括處理器、存儲器和通信子系統(tǒng)。所述通信子系統(tǒng)包括：天線陣列和可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置。所述處理器動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，以根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃來放大或衰減從一個或多個所關(guān)注方向接收的傳輸、或者放大或衰減由所述天線陣列在一個或多個所關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枴€所關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枴€所關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枴?br/>

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法


[0001]實施例涉及通信系統(tǒng)和方法。特別地，實施例涉及用于與遠程地面通信系統(tǒng)進行低地球軌道(LEO)衛(wèi)星通信的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)介紹

[0002]在遠程環(huán)境中定位傳感器可提供各種經(jīng)濟或環(huán)境背景中的有益信息。舉例來說，在遠程開采操作中，來自定位在遠程定位的機器中的傳感器的信息可有益于管理并改進遠程開采操作。類似地，對于遠程定位的農(nóng)場，來自定位在家畜上的各種傳感器或定位在地面上的傳感器的信息可有益于管理并規(guī)劃在遠程定位的農(nóng)場處的操作。
[0003]對來自遠程環(huán)境的信息的存取呈現(xiàn)出若干技術(shù)挑戰(zhàn)。在遠程環(huán)境中，可存在顯著連接性和供電問題。由于缺乏連接性和電力，因此先前傳感器網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)可能不提供對由定位在遠程環(huán)境中的傳感器產(chǎn)生的信息的可靠且豐富存取。如果連接性是有可能的，例如經(jīng)由衛(wèi)星上行鏈路，那么對于許多傳感器部署情境，使用此上行鏈路的當(dāng)前和預(yù)期的未來成本通常過高。使用LEO衛(wèi)星的衛(wèi)星上行鏈路可通常具有帶寬的顯著限制，并且可具有有限的時間窗，通信經(jīng)由所述時間窗而為可行的。此外，LEO衛(wèi)星中的大小、供電和熱耗散限制對于LEO衛(wèi)星上的通信系統(tǒng)呈現(xiàn)額外挑戰(zhàn)。
[0004]需要解決或改善用于LEO納米衛(wèi)星或微衛(wèi)星的先前衛(wèi)星通信技術(shù)的一個或多個缺點或不足，或至少向其提供有用的替代方案。
[0005]不應(yīng)由于對已包含在本說明書中的文件、動作、材料、裝置、物件等的任何論述在本申請的每一權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前便已存在而承認任何或所有這些內(nèi)容形成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的部分，或為與本公開相關(guān)的領(lǐng)域中的公共常識。
[0006]在整個本說明書中，詞語“包括(comprise)”或例如“包括(comprises或comprising)”等變化形式將理解為暗示包括所陳述的元件、整數(shù)或步驟，或元件、整數(shù)或步驟的群組，但不排除任何其它元件、整數(shù)或步驟，或元件、整數(shù)或步驟的群組。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0007]一些實施例涉及一種低地球軌道(LEO)衛(wèi)星，所述LEO衛(wèi)星包括：
[0008]微衛(wèi)星或納米衛(wèi)星底盤，其容納或承載至少一個處理器、可由所述至少一個處理器存取的存儲器以及可由所述至少一個處理器存取的通信子系統(tǒng)，所述存儲器存儲所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃；所述通信子系統(tǒng)包括：
[0009]天線陣列，其包括兩個或更多個天線元件；
[0010]可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，其與所述天線陣列通信；
[0011]其中所述至少一個處理器與所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置通信，并且
[0012]其中所述至少一個處理器被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以通過將不同傳遞函數(shù)應(yīng)用于由所述天線陣列的多個天線元件隨時間同時接收或傳輸?shù)男盘杹砘谒鲕壍烙媱澏鴪?zhí)行定向波束成形。
[0013]所述微衛(wèi)星或納米衛(wèi)星底盤可在所述底盤的面中的任一者上承載所述天線陣列。所述微衛(wèi)星或納米衛(wèi)星底盤可承載或容納所述處理器、存儲器和所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置作為其有效載荷組件中的一者。
[0014]傳遞函數(shù)定義對由所述天線陣列接收的一個或多個信號執(zhí)行的數(shù)學(xué)運算。舉例來說，傳遞函數(shù)的所述數(shù)學(xué)運算可包含用以放大所接收的信號的一部分的數(shù)學(xué)運算和/或用以衰減所接收的信號的一部分的數(shù)學(xué)運算。
[0015]可使用所述天線陣列的所有天線元件同時執(zhí)行所述定向波束成形。所述至少一個處理器可進一步被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以通過將不同傳遞函數(shù)應(yīng)用于由所述天線陣列的多個天線元件隨時間接收和/或傳輸?shù)男盘杹砘谒鲕壍烙媱澏鴪?zhí)行定向波束調(diào)零。
[0016]可跨越多個頻率信道同時執(zhí)行所述定向波束成形和/或波束調(diào)零。可在多個不同方向上同時執(zhí)行所述定向波束成形和/或波束調(diào)零。
[0017]所述天線陣列可為線性陣列。所述天線陣列可沿著所述底盤的一側(cè)安置。所述天線陣列可安置成大體上覆蓋所述底盤的次要面。所述天線元件中的每一者可包含貼片天線。所述天線陣列可包含至少四個天線元件。每一貼片天線可包含波紋輻射器。
[0018]一些實施例涉及一種低地球軌道(LEO)衛(wèi)星，所述LEO衛(wèi)星包括：底盤，其容納至少一個處理器、可由所述至少一個處理器存取的存儲器以及可由所述至少一個處理器存取的通信子系統(tǒng)，所述存儲器存儲所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃；所述通信子系統(tǒng)包括：
[0019]天線陣列，其包括兩個或更多個天線元件；
[0020]可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，其與所述天線陣列通信；
[0021]其中所述至少一個處理器與所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置通信，并且
[0022]其中所述至少一個處理器被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以：處理由所述天線陣列接收的信號以根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃來放大從一個或多個所關(guān)注方向接收的傳輸，或根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來放大待由所述天線陣列在用于傳輸?shù)幕蚨鄠€所關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枺徊⑶?br/>[0023]所述LEO衛(wèi)星具有在1kg至100kg范圍內(nèi)的質(zhì)量。
[0024]在一些實施例中，所述底盤具有CubeSat結(jié)構(gòu)以及1 CubeSat單元至50 CubeSat單元或3 CubeSat單元至6、12、16或24 CubeSat單元的大小。
[0025]在一些實施例中，所述底盤包括主要面、次要面，所述主要面具有比所述次要面大的表面積；并且所述天線陣列設(shè)置于所述次要面的至少一部分上。
[0026]在一些實施例中，所述至少一個處理器動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以：處理由所述天線陣列接收的所述信號以根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來衰減從一個或多個非關(guān)注方向接收的傳輸，或根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來衰減由所述天線陣列在用于傳輸?shù)囊粋€或多個非關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枴?br/>[0027]在一些實施例中，軌道計劃數(shù)據(jù)包括一個或多個天線陣列配置記錄，每一天線陣列配置記錄包括：
[0028]星歷表記錄，其指示在某一時間段內(nèi)的不同時間所述LEO衛(wèi)星在軌道中的計劃位置或飛行路徑的一部分；以及
[0029]關(guān)于所述星歷表記錄而定義的陣列因子系數(shù)，其與所述兩個或更多個天線元件中
的每一者相關(guān)聯(lián)。
[0030]所述陣列因子系數(shù)定義應(yīng)用于由所述天線陣列接收或傳輸?shù)乃鲂盘柕乃鰝鬟f函數(shù)的所述數(shù)學(xué)運算。
[0031]在一些實施例中，每一陣列因子系數(shù)是包括實數(shù)系數(shù)值和虛數(shù)系數(shù)值的復(fù)數(shù)權(quán)重。
[0032]在一些實施例中，所述至少一個處理器動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以處理由所述天線陣列接收的所述信號，或基于所述LEO衛(wèi)星的所述計劃位置以及如在與所述LEO衛(wèi)星的所述計劃位置相關(guān)聯(lián)的所述天線陣列配置記錄中所定義的所述陣列因子系數(shù)而放大由所述天線陣列傳輸?shù)男盘枴?br/>[0033]在一些實施例中，所述天線陣列是貼片天線陣列。
[0034]一些實施例的所述LEO衛(wèi)星進一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于在由所述可本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種低地球軌道(LEO)衛(wèi)星，所述LEO衛(wèi)星包括：微衛(wèi)星或納米衛(wèi)星底盤，其容納至少一個處理器、能夠由所述至少一個處理器存取的存儲器以及能夠由所述至少一個處理器存取的通信子系統(tǒng)，所述存儲器存儲所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃；所述通信子系統(tǒng)包括：天線陣列，其包括兩個或更多個天線元件；可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，其與所述天線陣列通信；其中所述至少一個處理器與所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置通信，并且其中所述至少一個處理器被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，以通過將不同傳遞函數(shù)應(yīng)用于由所述天線陣列的多個天線元件隨時間同時接收或傳輸?shù)男盘杹砘谒鲕壍烙媱澏鴪?zhí)行定向波束成形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LEO衛(wèi)星，其中所述天線陣列是線性陣列。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的LEO衛(wèi)星，其中使用所述天線陣列的所有天線元件同時執(zhí)行所述定向波束成形。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述至少一個處理器進一步被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，以通過將不同傳遞函數(shù)應(yīng)用于由所述天線陣列的多個天線元件隨時間接收并傳輸?shù)男盘杹砘谒鲕壍烙媱澏鴪?zhí)行定向波束調(diào)零。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LEO衛(wèi)星，其中跨越多個頻率信道同時執(zhí)行所述定向波束成形和/或波束調(diào)零。6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的LEO衛(wèi)星，其中在多個不同方向上同時執(zhí)行所述定向波束成形和/或波束調(diào)零。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述天線陣列沿著所述底盤的一側(cè)安置。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述天線陣列被安置成大體上覆蓋所述底盤的次要面。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述天線元件中的每一者包含貼片天線。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述天線陣列包含至少四個天線元件。11.一種低地球軌道(LEO)衛(wèi)星，所述LEO衛(wèi)星包括：底盤，其容納至少一個處理器、能夠由所述至少一個處理器存取的存儲器以及能夠由所述至少一個處理器存取的通信子系統(tǒng)，所述存儲器存儲所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃；所述通信子系統(tǒng)包括：天線陣列，其包括兩個或更多個天線元件；可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置，其與所述天線陣列通信；其中所述至少一個處理器與所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置通信，并且其中所述至少一個處理器被配置成動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以：處理由所述天線陣列接收的信號以根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的軌道計劃來放大從一個或多個
所關(guān)注方向接收的傳輸，或根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來放大待由所述天線陣列在用于傳輸?shù)囊粋€或多個所關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枺徊⑶宜鯨EO衛(wèi)星具有在1kg至100kg范圍內(nèi)的質(zhì)量。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述LEO衛(wèi)星具有在10kg至30kg范圍內(nèi)的質(zhì)量。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述底盤具有CubeSat結(jié)構(gòu)以及1CubeSat單元至50CubeSat單元的大小。14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的LEO衛(wèi)星，其中所述底盤具有CubeSat結(jié)構(gòu)以及3CubeSat單元至24CubeSat單元的大小。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述底盤包括主要面、次要面，所述主要面具有比所述次要面大的表面積；并且所述天線陣列設(shè)置于所述次要面的至少一部分上。16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中所述至少一個處理器動態(tài)地重新配置所述可重新配置的數(shù)字邏輯處理裝置以：處理由所述天線陣列接收的所述信號，以根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來衰減從一個或多個非關(guān)注方向接收的傳輸，或根據(jù)所述LEO衛(wèi)星的所述軌道計劃來衰減待由所述天線陣列在用于傳輸?shù)囊粋€或多個非關(guān)注方向上傳輸?shù)男盘枴?7.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的LEO衛(wèi)星，其中軌道計劃數(shù)據(jù)包括一個或多個天線陣列配置記錄，每一天線陣列配置記錄包括：星歷表記錄，其指示在某一時間段內(nèi)所述LEO衛(wèi)星在軌道中的計劃位置；以及關(guān)于所述星歷表記錄而定義的陣列因子系數(shù)，其與所述兩個或更多個天線元件中的每一者相關(guān)聯(lián)。18.根據(jù)權(quán)利要求17...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F，
申請(專利權(quán))人：艦隊空間科技公司，
類型：發(fā)明
國別省市：