CN1295888C - 向移动平台发送前向链路的分配 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种向移动平台指派前向链路分配的通信系统和方法。该通信系统包括至少一个正在与多个卫星和移动平台通信的地面站，其中所述移动平台基于所期望的数据或业务组通过地面站接收在卫星上的各个转发器的分配。该通信系统需要从移动平台到地面站的返回链路以便能够确认在所期望的数据或业务中的变动，并且因此，在每个移动平台中引入一个默认转发器分配表，以便在接收机设备发生故障的情况下建立返回链路。该通信系统还包括一组装载在一个通信设备上的前向链路转发器的分配，以便在接收机设备发生故障的情况下向一个接收机设备提供所述分配。

Description

向移动平台发送前向链路的分配

                          技术领域

本发明一般涉及双向卫星通信系统，尤其涉及用于向移动平台发送前向链路转发器的分配的方法。

                          背景技术

在相关技术领域的双向通信系统中，地面站向卫星发送信号和接收来自卫星的信号，并且接下来该卫星向移动平台发送信号和接收来自移动平台的信号。具有代表性地，给出多个卫星覆盖特定的地理区域，并且每个卫星还包括多个从地面站接收数据并且随后向移动平台发送数据的转发器。此外，该移动平台包括用来与卫星转发器通信的接收和发送天线。

为了使移动平台知道与哪个卫星转发器通信，一系列前向链路转发器的分配或是存储在移动平台自载的接收机设备中或是从地面站发送到移动平台。通常，使用不同的转发器来发送不同类型的服务，即视频、音频、因特网和其它服务，并且因此对于移动平台来说可能需要不同的前向链路转发器的分配以接收所需数据。一旦知道了转发器的分配，则移动平台随即根据该分配把它的接收机调谐到正确的转发器，其中，如果移动平台需要多种数据类型，多个转发器可能被调谐。

然而，如果移动平台的接收机设备发生故障，移动平台将丢失它的前向链路转发器的分配并且将不知道它的接收机必须调谐到哪个转发器。结果，移动平台丢失了它和特定卫星转发器的链路，并且通信还被禁止直到接收机设备能够被修理或更换。

虽然链接到转发器的接收机设备的故障导致数据发送的丢失，并非所有的数据发送都必然会中断。如果前向链路的分配保持可操作性，那么只有由中断链路的转发器发送的特定数据或业务类型无法使用，而其他数据类型保持链接并且可以使用。然而，虽然这种数据丢失可能只是部分的，但如果一种数据或业务依靠于另一种，例如视频和音频，则该数据的丢失对于移动平台的整体影响可能是显著的。

当在已知技术领域的通信系统中出现故障时，移动平台的接收机设备通常被维护人员拆除和更换。由于接收机设备并不知道在其被安装的特定移动平台上的前向链路转发器的分配，在修理过程中维护人员可以手动装载该分配。手动装载前向链路转发器的分配需要附加的手动操作并因此增加了飞机停工期和维护开销。再者，飞机在接收机设备维护期间通常在地面上，结果，在转发器链路丢失以后，从卫星转发器到移动平台的数据通信在整个飞行期间都是中断的。

因此，在技术领域中存在着对于能够向移动平台提供前向链路转发器分配而不需要和接收机设备的维护相关的手动操作，同时能在移动平台的连续操作期间能够提供分配的通信系统的需求。

                          发明内容

通过一种优选形式，本发明提供了一种通过对默认的转发器分配表的新颖使用，而从地面站向诸如飞机的移动平台发送前向链路转发器分配的系统和方法。默认的转发器分配表被装载在移动平台的接收机设备上并且包含对用于环绕世界的多个卫星上的多个转发器的分配。如果移动平台接收机设备出现故障并且当前的前向链路转发器的分配丢失，则接收机设备恢复默认的转发器分配表以接收临时转发器分配。虽然对于特定的移动平台来说临时转发器分配是不正确的，但是随后被链接的转发器向接收机设备发送必需的返回链接以便接收机设备能接下来与地面站进行联系以得到正确的前向链路转发器分配。

如所阐明的，本发明的通信系统要求移动平台在能够正确地发送前向链路转发器分配之前就具有到地面站的返回链路。返回链路是必需的，以便地面站可以确认移动平台所需要的数据类型的任何改变。此外，地面站包括一个环绕世界的所有区域的所有卫星上的所有转发器的优先级列表。随后移动平台利用该优先级列表来把它的接收机调谐到具有最高优先级的转发器，以进行随后的数据通信。

通过另一种优选形式，本发明提供了在接收机设备发生故障的情况下，能在移动平台上从一个通信设备向一个接收机设备提供前向链路转发器分配的系统和方法。最初，移动平台的正确的前向链路转发器分配被镜像到同一个移动平台的一个通信设备上。当一个接收机设备发生故障并且它的前向链路转发器的分配丢失时，来自该通信设备的正确的前向链路的分配被转发到该移动平台的一个接收机设备中。

如果该移动平台的接收机设备和通信设备同时被替换，该移动设备随即恢复到转发器链路的默认转发器分配表。根据本发明的第一优选形式，使用默认的分配从卫星转发器接收返回链路，以便移动平台能从地面站接收正确的前向链路转发器的分配。

到接收机设备的前向链路转发器分配的装载，可以在移动平台的持续操作期间进行或者在维护停工期间在地面进行。在操作期间，或者用通过默认转发器分配表的方法或者用来自该通信设备的镜像分配的方法来装载接收机。类似地，在地面上安装了替换设备，并且移动平台或者通过默认转发器分配表或者从具有镜像的前向链路转发器分配的通信设备获得前向链路转发器的分配。

因此，根据本发明的一个方面，提供一种用于向移动平台发送前向链路转发器分配的系统，包括：在移动平台上的至少一个接收机；在移动平台上的至少一个发送机；与接收机通信的至少一个转发器，该转发器包括返回链路的分配；与接收机通信的至少一个地面站，该地面站包括主前向链路转发器分配列表；和装载在接收机上的一个默认转发器分配表，该默认转发器分配表包括默认前向链路转发器分配表，其中，当发送机基于默认转发器分配表向转发器发送信号时，该转发器向接收机发送返回链路的分配，并且该发送机通过转发器向地面站发送信号，以便该地面站通过该转发器向该接收机发送正确的前向链路的分配。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于从至少一个转发器向多个移动平台发送前向链路转发器分配的系统，包括：在移动平台上的一个接收机设备；和通过转发器与所述移动平台通信的至少一个地面站，所述地面站包括主前向链路转发器分配列表；以及在移动平台上的一个通信设备，所述通信设备包括：通过转发器从地面站装载到通信设备上的默认转发器分配表，所述默认转发器表包括默认前向链路转发器分配表，其中当该接收机设备丢失至少一个前向链路的分配时，该通信设备向该接收机设备发送前向链路转发器的分配。

根据本发明的再一个方面，提供一种向移动平台发送前向链路转发器分配的方法，包括下列步骤：(a)在移动平台的移动终端的接收机上装载默认前向链路转发器的分配；(b)从移动终端发送机向默认转发器分配表中列出的至少一个转发器发送信号；(c)从至少一个转发器向移动终端的接收机发送返回链路的分配；(d)通过转发器从发送机向地面站发送请求正确的前向链路转发器分配的信号；(e)通过转发器从地面站向接收机发送正确的前向链路转发器的分配；(f)基于正确的前向链路转发器的分配将接收机重新调谐到正确的转发器。

根据本发明的再一个方面，提供一种向具有发生故障的接收机的移动平台发送前向链路转发器分配的方法，所述方法包括下列步骤：(a)在地面站上装载主前向链路转发器分配列表；(b)在移动平台的一个通信设备上装载默认转发器分配列表，所述默认转发器分配列表包括默认前向链路转发器分配表，其中当接收器设备丢失至少一个前向链路分配时，所述通信设备向接收机设备发送对前向链路转发器分配的前向链路分配。

根据本发明的再一个方面，提供一种将接收机调谐到故障接收机所调谐的转发器的方法，包括下列步骤：(a)在地面站上装载多个前向链路转发器分配的优先级组；(b)在地面站上装载多个转发器的优先级组；(c)将接收机调谐到转发器的第一优先级组直到该转发器被调谐好；(d)如果步骤(c)未能调谐好转发器，将接收机调谐到转发器的第二优先级组，直到转发器被调谐好；(e)对于另外的转发器优先级组重复步骤(d)直到转发器被调谐好；(f)如果步骤(e)未能调谐好转发器则将接收机调谐到第一优先级卫星；(g)如果步骤(e)未能调谐好转发器则将接收机调谐到第二优先级卫星；以及(h)对于另外的转发器优先级组重复步骤(g)直到转发器被调谐好。

通过下文中提供的详细说明本发明的其他的可应用领域将变得明显。应当理解详细的说明和特定的例子，虽然指示了本发明的优选实施例，只是为了说明的目的而并不意味着限制本发明的范围。

                          附图说明

参照附图的详细说明，本发明能被更全面理解，其中：

图1是说明在本发明的地面站、移动平台和卫星之间的双向通信的简化方框图。

                          具体实施方式

下面对于优选实施例的说明仅仅是实际上的例子而绝不意味着对本发明，其应用或使用的限制。

参照图1，本发明的通信系统的优选实施例由附图标记10来说明和通常指示。通信系统10包括一个与卫星14通信的地面站12，卫星14接下来与移动平台16通信。如所示出的，不管地理位置如何，都可能存在环绕世界的多个地面站12、卫星14和移动平台16进行持续的数据通信。

虽然本发明的着眼点在于在其中的通信平台是飞机的通信系统，本发明也可以应用于诸如轮船、火车、汽车和其它的移动平台。因此，在这里贯穿本发明的对飞机的引用不能被解释为限制本发明仅仅应用于飞机。

通常，诸如命令和控制、遥感勘测、单播(因特网)、组播(视频、音频)和其他的数据或服务被从地面站12的天线12a发送到卫星14的转发器14a。卫星转发器14a，接下来把数据发送到位于移动平台16的关键位置的移动终端16a。移动终端16a包括多个具有适当的电子控制装置的接收机16b和发送机16c，用于向卫星转发器14a发送信号和从卫星转发器14a接收信号。由于每个转发器14可以被用于发送不同类型的业务，即，一个用于视频而另一个用于音频，接收机16b必须被调谐到特定的转发器14a或一组转发器以接收所需的数据或业务。

移动平台16从地面站12以前向链路转发器分配的形式接收关于调谐到哪个特定的转发器的指令。通常，移动平台16通过卫星转发器14a向地面站12传递诸如单播数据的所需数据的类型。发送机16c向卫星转发器14a发送信号，卫星转发器14a接下来把信号发送到地面站12。地面站12随后向卫星转发器14a送出用于单播转发器的前向链路转发器的分配，卫星转发器14a接下来向接收机16b发送该信号。

地面站12包括一个包含环绕世界的所有区域的所有卫星上的所有转发器的优先级列表的主转发器分配列表。通过这个主转发器分配列表，用于给定的移动平台16的正确前向链路转发器的分配通过到卫星14的前向链路20被从地面站12发送到移动平台16。随后卫星转发器14a把前向链路转发器分配发送给随后移动平台16。该移动平台16利用分配的正确列表把它的接收机16b调谐到正确的转发器14a，用于在飞行期间所需的数据通信。

本发明的通信系统还要求移动平台16在能够发送前向链路转发器的分配之前从转发器14a接收返回链路的分配。该返回链路是必须的，以便在地面站送出另一个前向链路转发器的分配之前能够通过一个返回链路30确认移动平台16所请求的任何变动。即使当移动平台16仅仅被链接到单一转发器14a时，还是能够接收到一个返回链路的分配。结果，当至少一个转发器正在与移动平台16通信时能够开启返回链路。

此外，卫星14可以包括几组转发器，其中每组转发器被用于一组特定的数据或业务。例如，单一的一组转发器可以被用于控制和命令数据而在同一卫星上的另一组转发器可以被用于组播(视频、音频)数据。基于数据或业务对移动平台16的重要程度，每组转发器随后被地面站12指定一个优先级。例如，命令和控制数据对于移动平台16来说可能处于比组播数据更高的优先级，于是发送命令和控制数据的一组转发器比发送组播数据的转发器具有更高的优先级。因此，从最高到最低对所有的转发器组指定一个优先级，并且在任何一个卫星14上可以存在任何数量的转发器组。类似地，多个卫星14同样基于数据或业务对移动平台16的重要程度，也被指定一个从最高到最低的优先级。

在操作中，移动平台16启动并且从自载的导航系统接收它的位置。在获得其位置后，移动平台16在卫星14的覆盖区内对卫星进行定位并且随后将其接收机16b指向那个特定的卫星14。一旦接收机16锁定了至少一个转发器14a，则从转发器14a向接收机16b发送一个返回链路，以便移动平台16能够和地面站12进行有关正确的前向链路转发器分配的通信。一旦移动平台16接收到前向链路转发器的分配，则接收机16b因此被调谐到具有最高优先级的转发器14a。

如果在飞行期间单一接收机16b发生了故障，剩下的接收机中的一个可能被重新调谐以包括发生故障的接收机16b所调谐到的转发器。如果该接收机能够锁定在该转发器上，该接收机被指派给下一个较低优先级的一组转发器14a。如果接收机还是不能锁定在具有所需类型的数据或业务的转发器组中的一个转发器上，那么就分配下一个更低优先级的转发器组。剩余的接收机继续对每一较低优先级的组进行操作，直到锁定了转发器的信号为止。如果剩余的接收机从单一卫星上的任何转发器都不能获得信号，则向具有下一个更低优先级的卫星及其转发器组查询所需的转发器信号。通过这种全面搜索方法，移动平台16即使在如果整个卫星发生故障的情况下还可以保持一定程度的通信。

如果新的接收机设备被安装或提供装载在飞机上以克服任何接收机故障时，通常该新设备并没有装载用于所安装在特定移动平台的前向链路转发器的分配。为了避免与分配的手动装载相关的操作，本发明的通信系统通过前向链路20直接从地面站12把前向链路转发器的分配装载在接收机设备上。该新设备首先装载一个默认的转发器分配表，其包括对于特定的移动平台16来说并非是必须的转发器的转发器分配。移动平台16识别出默认的转发器分配表是不正确的，然而，默认的分配是用于从转发器14a获得必需的返回链路的分配以开启到存储着主前向链路转发器分配的地面站12的返回链路。

如同阐述的，本发明的通信系统要求到地面站的返回链路以便确认变动，因此在建立返回链路之前不能传递前向链路转发器的分配。一旦建立了返回链路，移动平台16就能够从地面站12接收用于所需的数据或业务组的正确前向链路转发器的分配。通过这种方式，在移动平台操作期间而不是维护停工期间获得前向链路转发器的分配。结果，在飞行期间提供的数据或业务更容易得到并且降低了整体的维护开销。

通过另一个优选形式，本发明的通信系统在接收机设备发生故障的情况下将前向链路转发器的分配从一个通信设备传递到在同一移动平台上的一个接收机设备。最初，移动平台16的正确前向链路转发器的分配被镜像到位于移动平台的一个通信设备上。当安装了或者提供移动平台16的新的接收机设备时，该通信设备将前向链路转发器的分配发送给新的接收机设备。结果移动平台16获得了正确的前向链路转发器的分配而并非必须通过和地面站12的通信。

如果移动平台的接收机设备和通信设备同时发生故障或者被替换，移动平台16使用如前所述的默认转发器分配表方法获得其前向链路转发器的分配。

本发明的说明仅仅是实际上的例子，并且因此，不脱离本发明主旨的变化是意味着其在本发明的范围内的。这种变化被认为是不脱离本发明的精神和范围的。

Claims (16)

1.一种用于向移动平台发送前向链路转发器分配的系统，包括：

在移动平台上的至少一个接收机；

在移动平台上的至少一个发送机；

与接收机通信的至少一个转发器，该转发器包括返回链路的分配；

与接收机通信的至少一个地面站，该地面站包括主前向链路转发器分配列表；和

装载在接收机上的一个默认转发器分配表，该默认转发器分配表包括默认前向链路转发器分配表，

其中，当发送机基于默认转发器分配表向转发器发送信号时，该转发器向接收机发送返回链路的分配，并且该发送机通过转发器向地面站发送信号，以便该地面站通过该转发器向该接收机发送正确的前向链路的分配。

2.如权利要求1所述的系统，其中的转发器在卫星上。

3.如权利要求2所述的系统，其中主前向链路转发器分配列表包括用于环绕世界的多个区域的多个卫星上的多个转发器。

4.如权利要求3所述的系统，其中地面站通过从地面站到卫星的前向链路与接收机通信，以便转发器向移动平台发送正确的前向链路转发器的分配。

5.如权利要求3所述的系统，其中多个转发器由地面站指定优先级，以便在转发器发生故障的情况下接收机能够被调谐到另一个转发器。

6.如权利要求3所述的系统，其中多个卫星由地面站指定优先级，以便在卫星发生故障的情况下接收机能够被调谐到在另一个卫星上的转发器。

7.一种用于从至少一个转发器向多个移动平台发送前向链路转发器分配的系统，包括：

在移动平台上的一个接收机设备；和

通过转发器与所述移动平台通信的至少一个地面站，所述地面站包括主前向链路转发器分配列表；以及

在移动平台上的一个通信设备，所述通信设备包括：

通过转发器从地面站装载到通信设备上的默认转发器分配表，所述默认转发器表包括默认前向链路转发器分配表，

其中当该接收机设备丢失至少一个前向链路的分配时，该通信设备向该接收机设备发送前向链路转发器的分配。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：

当该接收机设备和通信设备同时故障或被替换时，该通信设备基于默认转发器分配表向转发器发送信号，该转发器向该通信设备发送返回链路的分配，并且该移动平台通过该转发器向该地面站发送信号，以便地面站通过该转发器向该通信设备发送正确的前向链路的分配。

9.如权利要求8所述的系统，其中的转发器在卫星上。

10.如权利要求9所述的系统，其中主前向链路转发器分配列表包括用于环绕世界的多个区域的多个卫星上的多个转发器。

11.如权利要求10所述的系统，其中地面站通过从地面站到卫星的前向链路与接收机通信，以便转发器向移动平台发送正确的前向链路转发器的分配。

12.如权利要求10所述的系统，其中多个转发器由地面站指定优先级，以便在转发器发生故障的情况下接收机能够被调谐到另一个转发器。

13.如权利要求10所述的系统，其中多个卫星由地面站指定优先级，以便在卫星发生故障的情况下接收机能够被调谐到在另一个卫星上的转发器。

14.一种向移动平台发送前向链路转发器分配的方法，包括下列步骤：

(a)在移动平台的移动终端的接收机上装载默认前向链路转发器的分配；

(b)从移动终端发送机向默认转发器分配表中列出的至少一个转发器发送信号；

(c)从至少一个转发器向移动终端的接收机发送返回链路的分配；

(d)通过转发器从发送机向地面站发送请求正确的前向链路转发器分配的信号；

(e)通过转发器从地面站向接收机发送正确的前向链路转发器的分配；

(f)基于正确的前向链路转发器的分配将接收机重新调谐到正确的转发器。

15.如权利要求14所述的方法，其中通过从地面站到卫星的前向链路完成发送正确的前向链路转发器分配的步骤，以便该转发器向移动平台发送正确的前向链路转发器的分配。

16.一种向具有发生故障的接收机设备的移动平台发送前向链路转发器分配的方法，所述方法包括下列步骤：

(a)在地面站上装载主前向链路转发器分配列表；

(b)在移动平台的一个通信设备上装载默认转发器分配列表，所述默认转发器分配列表包括默认前向链路转发器分配表，其中当接收器设备丢失至少一个前向链路分配时，所述通信设备向接收机设备发送对前向链路转发器分配的前向链路分配。