一种卫星互联网用户终端监测系统的制作方法

本发明涉及无线电监测，更具体的说是涉及一种卫星互联网用户终端监测系统。

背景技术：

1、随着卫星互联网技术的发展，大量中低轨道卫星星座系统得到实际应用，特别是starlink为代表的新兴低轨卫星互联网系统的发展，建立全球覆盖的卫星通信网络，提供全球高速卫星互联网接入服务。低轨卫星不同于同步静止卫星，从地面监测点看，卫星在快速运动，地面接收天线需要具备跟随卫星运动的能力，从而保持对卫星信号的实时接收；此外，低轨卫星对某一监测区域，过境卫星数量多、信号接收时间短，这为实施低轨卫星信号监测带来了极大困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种卫星互联网用户终端监测系统，以期解决背景技术中的技术问题。本技术的系统具有对目标使用卫星过境的ku频段非静止轨道卫星预警、跟踪以及下行信号的频谱监测、信号采集和信号识别能力，兼具对ku频段静止轨道卫星的监测能力；同时系统具备对目标上行信号的频谱监测、信号采集、信号识别和测向能力；系统基于对低轨卫星下行信号监测，可以引导开展上行信号监测，也可以独立分别执行上行和下行信号的监测。系统有助于提升对ku频段非静止轨道卫星频谱的掌握，维护低轨卫星通信秩序，对提升卫星频谱规划管理能力都具有重要意义。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种卫星互联网用户终端监测系统，包括：ku频段下行信号监测设备、ku频段上行信号监测设备和地面显控终端；ku频段下行信号监测设备包括ku频段相控阵天线和宽带单通道接收机；ku频段下行信号监测设备通过ku频段相控阵天线实现对低轨卫星的捕获跟踪，将接收的ku频段信号下变频到l频段，送入宽带单通道接收机，将采样后iq数据传输给地面显控终端进行检测识别、频谱计算处理；当检测到有下行业务信号，引导ku频段上行信号监测设备以相关检测结合相关干涉仪方式开展对下行业务覆盖区内的用户终端的查找。

4、在一些实施例中，卫星互联网用户终端监测系统还包括无人机，所述ku频段上行信号监测设备挂载于无人机，通过相关干涉仪开展ku频段上行信号的搜索；ku频段上行信号监测设备的线阵天线将接收到上行信号经过放大、选路、下变频后送入第二数字信号模块，开展信号的突发检测、相关检测识别，并将目标信号的iq数据送给第二控制单元，结合无人机提供的位置、姿态数据开展相关干涉仪测向处理，测向结果回传地面显控终端。

5、在一些实施例中，所述地面显控终端，基于已知星历文件生成捕获跟踪低轨卫星所需的引导数据，使得相控阵天线稳定跟踪目标，接收ku频段下行宽带iq数据进行目标信号的相关检测识别、fft、频谱展示及测量；制订飞行路线、自动引导无人机起飞，接收上行信号的相关检测和测向结果。

6、在一些实施例中， ku频段相控阵天线包括收发阵面、变频单元、天线电源模块和天线控制器；

7、天线控制器包括天线控制单元acu、bd模块和惯导模块；

8、收发阵面用于结合自身姿态数据，解算阵面各收发单元内数控移相器和数控衰减器的位置并置位，完成波束控制后对低轨卫星的跟踪和信号收发，将接收的ku频段信号送入ku频段下变频器和将发射的ku频段信号辐射出去；

9、变频单元用于实现信号频谱搬移，接收l频段信号上变频为ku频段送收发阵面，输出l频段信号至宽带单通道接收机；

10、天线控制单元acu用于根据波束指向，基于线阵天线姿态以及位置和时间信息，结合基于sgp4模型解算得到的卫星位置和速度，通过综合解算和坐标转换得出的波束指向，下发至天线阵面；

11、惯导模块用于天线姿态的解算，解算结果送天线控制单元acu；

12、bd模块用于提供位置信息和时间信息，送天线控制单元acu；

13、天线电源模块用于提供ku频段相控阵天线工作所需电源。

14、在一些实施例中，宽带单通道接收机包括宽带单通道变频模块、第一模数变换器（adc）、第一数字信号模块、第一时钟模块、第一控制单元、第一存储模块和第一电源模块；宽带单通道变频模块用于将输入的l频段信号模拟下变频至中频信号；

15、第一模数变换器（adc）用于对中频信号进行采样，将采样数据实时传输至第一数字信号模块；

16、第一数字信号模块用于根据需求对采样数据进行ddc处理，将预处理数据传输至地面显控终端和存储模块；

17、第一存储模块用于原始iq数据的实时存储；

18、第一时钟模块用于为宽带单通道变频模块和模数变换器提供参考时钟，为数字信号模块提供时统信息；

19、第一控制单元用于通过网络接口接收控制指令，完成对宽带单通道接收机整机工作流程的控制；

20、第一电源模块用于提供宽带单通道接收机整机工作所需电源。

21、在一些实施例中，ku频段上行信号监测设备包括非均匀线阵天线、开关组件、ku频段上下变频组件、第二模数变换器adc、第二数字信号模块、第二时钟模块、第二控制单元、第二存储模块和直流电源模块；

22、非均匀线阵天线用于ku频段信号的接收；

23、开关组件根据监测任务实现四方向布局的非均匀线阵天线接收信号的通道选择以及不同基线天线阵元接收信号的选择；

24、ku频段上下变频组件用于ku频段信号下变频为中频信号，并将中频标校信号上变频为ku频段送开关组件做标校使用；

25、第二模数变换器（adc）用于中频信号采样，将采样数据通过总线实时传输至第二数字信号模块；

26、第二数字信号模块对采样数据进行ddc处理、滑动相关运算，将预处理数据传输至第二控制单元，将根据谱峰搜索结果提取的突发iq数据送给第二控制单元进行相关干涉仪测向；

27、第二存储模块用于原始iq数据的实时少量样本存储；

28、第二时钟模块为ku频段上下变频组件和第二模数变换器（adc）提供参考时钟，为第二数字信号模块提供时统信息；

29、第二控制单元完成谱峰搜索、门限处理，接收无人机提供的位置及姿态数据信息进行相关干涉仪测向运算，并接收控制指令，完成对ku频段上行信号监测设备整机工作流程的控制；

30、直流电源模块提供ku频段上行信号监测设备整机工作所需电源。

31、在一些实施例中，地面显控终端包含信号检测识别模块、频谱模块、示向度及交会定位模块、地图引擎模块、星历管理模块、监测任务管理模块、设备管理模块和数据管理模块；

32、信号检测识别模块用于接收ku频段下行信号，进行自相关运算，根据信号的帧结构特点确认目标信号存在；

33、频谱模块用于接收ku频段下行信号，进行fft运算,展示信号的频谱图、瀑布图，根据监测任务管理模块的指令展示当前监测频段的频谱动态；

34、示向度及交会定位模块用于接收回传的测向结果，进行单机多点位交会运算后在地图进行示向度展示；

35、地图引擎模块用于低轨卫星轨迹、当前监测区域及区域内低轨卫星信息、卫星互联网用户终端位置信息的2d/3d展示；

36、星历管理模块用于提供星历文件的在线更新和离线星历文件的管理及更新，根据监测任务要求基于sgp4模型计算跟踪低轨卫星需要的引导数据；

37、监测任务管理模块具备监测任务制定及监测任务的自动执行能力，监测任务具备多种跟星策略，实现对下行ku频段2ghz范围的快速多星轮询及单星凝视监测，也具备对ku频段上行信号的监测定位任务管理；

38、设备管理模块用于对ku频段下行信号监测设备和ku频段上行信号监测设备的工作状态管理、设备控制；

39、数据管理模块用于运控软件其它模块所用数据文件的管理及系统运行日志文件管理。

40、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

41、(1)本发明ku频段相控阵天线基于微带天线阵元的阵面设计技术，实现阵列的低剖面、高g/t值、高集成度等设计；

42、(2)本发明宽带单通道接收机最大提供320mhz的监测带宽，实现最大320mhz的采集存储；

43、(3)本发明ku频段上行信号监测设备基于非均匀线阵天线技术和少通道相关干涉仪测向技术实现ku频段上行信号高灵敏度、高精度监测测向；

44、(4)本发明ku频段下行信号监测设备基于星链信号帧结构特点和采用相关检测技术实现ku频段2ghz范围的快速检测识别，通过不同搜星策略实现多星宽频段信号的高效监测，单星检测时间不超过1秒；

45、(5)本发明系统整体集成度高、体积小、重量轻、便携性好，适应多种应用场景。

技术特征：

1.一种卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，包括：ku频段下行信号监测设备、ku频段上行信号监测设备和地面显控终端；ku频段下行信号监测设备包括ku频段相控阵天线和宽带单通道接收机；ku频段下行信号监测设备通过ku频段相控阵天线实现对低轨卫星的捕获跟踪，将接收的ku频段信号下变频到l频段，送入宽带单通道接收机，将采样后iq数据传输给地面显控终端进行检测识别、频谱计算处理；当检测到有下行业务信号，引导ku频段上行信号监测设备以相关检测结合相关干涉仪方式开展对下行业务覆盖区内的用户终端的查找。

2.根据权利要求1所述的一种卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，卫星互联网用户终端监测系统还包括无人机，所述ku频段上行信号监测设备挂载于无人机，通过相关检测结合相关干涉仪方式开展ku频段上行信号的搜索；ku频段上行信号监测设备的非均匀线阵天线将接收到上行信号经过放大、选路、下变频后送入第二数字信号模块，开展信号的突发检测、相关检测识别，并将目标信号的iq数据送给第二控制单元，结合无人机提供的位置、姿态数据开展相关干涉仪测向处理，测向结果回传地面显控终端。

3.根据权利要求1所述的卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，所述地面显控终端，基于已知星历文件生成捕获跟踪低轨卫星所需的引导数据，使得相控阵天线稳定跟踪目标，接收ku频段下行宽带iq数据进行目标信号的相关检测识别、fft、频谱展示及测量；制订飞行路线、自动引导无人机起飞，接收上行信号的相关检测和测向结果。

4.根据权利要求1所述的卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，ku频段上行信号监测设备包括非均匀线阵天线、开关组件、ku频段上下变频组件、第二模数变换器adc、第二数字信号模块、第二时钟模块、第二控制单元、第二存储模块和直流电源模块；

7.根据权利要求1所述的卫星互联网用户终端监测系统，其特征在于，地面显控终端包含信号检测识别模块、频谱模块、示向度及交会定位模块、地图引擎模块、星历管理模块、监测任务管理模块、设备管理模块和数据管理模块；

技术总结
本发明公开了一种卫星互联网用户终端监测系统，包括：Ku频段下行信号监测设备、Ku频段上行信号监测设备和地面显控终端；Ku频段下行信号监测设备包括Ku频段相控阵天线和宽带单通道接收机；Ku频段下行信号监测设备通过Ku频段相控阵天线实现对低轨卫星的捕获跟踪，将接收的Ku频段信号下变频到L频段，送入宽带单通道接收机，将采样后IQ数据传输给地面显控终端进行检测识别、频谱计算处理；当检测到有下行业务信号，引导Ku频段上行信号监测设备以相关检测结合相关干涉仪方式开展对下行业务覆盖区内的用户终端的查找。

技术研发人员：李胜,蔚微,王阳,何坤泉,郭德富,杨沁雨,何小勇
受保护的技术使用者：成都华日通讯技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23