專利名稱：保護航天器上機載部件的動力管理方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及航天器和通過航天器或衛(wèi)星的通信，尤其涉及保護航天器上機載部件的動力管理的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，射頻頻率(RF)大功率通信單元通常具有最大功率極限。若超過了最大功率極限，則動力單元可能被損壞。最大功率極限可以被劃分為瞬時功率極限和特定時間窗口平均功率極限。通常，動力單元對于瞬時功率水平和平均功率水平具有不同的極限。動力單元的負載通常會隨著系統(tǒng)中通信量負載的改變而發(fā)生變化。因此，衛(wèi)星或航天器運載的通信量或通信信號越多，則通過衛(wèi)星動力單元運載或傳輸?shù)男盘柟β示驮酱?。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，尤其是在地面波束形成通信系統(tǒng)中，動力單元過載的問題一直備受關(guān)注。對于系統(tǒng)中沒有有效動力管理的動力單元，尤其是對于平均功率極限而言，當(dāng)前的工業(yè)實踐為其提供了大量的動力余量。然而，若動力單元過載，則該單元可能被損壞。在實踐中，存在一些現(xiàn)有可用的保護方案，其使用硬件限制(如放大器)來限制特定單元輸出功率。然而，這些方案通常只能限制瞬時最大功率。在任何波束形成技術(shù)或波束形成環(huán)境中，均不可使用這些方案。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)實施例，保護航天器上的部件的動力管理系統(tǒng)和方法，所述部件例如可在大功率下運轉(zhuǎn)的通信動力單元。該系統(tǒng)可包括功率調(diào)節(jié)器或限制器來限制由航天器上機載的動力單元運載或傳輸?shù)耐ㄐ判盘柕钠骄β?。一個或多個預(yù)測性模型可用于估算航天器動力單元上的動力負載。作為對估算或預(yù)測的動力負載超過航天器動力單元預(yù)定的功率極限或容量的響應(yīng)，可自動采取行動來減少動力負載。基于可利用的系統(tǒng)集成測試數(shù)據(jù)，預(yù)測性模型可在衛(wèi)星系統(tǒng)的壽命初期(BOL)形成?；谛l(wèi)星在軌測試(IOT)的測試數(shù)據(jù)，可改進預(yù)測模型。在航天器通信系統(tǒng)中，基于來自預(yù)定功率測量位置的功率測量數(shù)據(jù)，可在正常的運行中更新預(yù)測性模型。動力單元上的預(yù)測或估算動力負載可用來與航天器遙測數(shù)據(jù)或測量的功率數(shù)據(jù)進行比較或匹配。基于預(yù)測性模型，可動態(tài)分配地面通信量負載來在航天器的動力單元之間分配動力，以便不過載任一個動力單元。借助各種限制器設(shè)定它們的相應(yīng)預(yù)定極限，在正常工況下，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)充分保護動力單元不被過載，或由動力單元運載或傳輸?shù)男盘柟β什粫^自身的容量而導(dǎo)致可能的損壞。為了防止在非正常工況下?lián)p壞航天器動力單元，動力管理系統(tǒng)可包括多個調(diào)節(jié)點和多個監(jiān)控點。在調(diào)節(jié)點處，控制功率水平來確保航天器的動力單元不過驅(qū)動?？梢酝ㄟ^功率限制器或調(diào)節(jié)器對功率水平進行控制。從監(jiān)控的角度來看，只要估算功率大于故障極限或預(yù)定極限，則系統(tǒng)就會命令或自動實現(xiàn)功率減少。地面通信量加載點可向系統(tǒng)提供反饋和更新。依據(jù)實施例，保護航天器上動力單元的系統(tǒng)可包括地面站。地面站可包括動力單元負載估算和監(jiān)控模塊，以用于估算航天器動力單元的動力單元上的動力負載水平。為防止過載航天器動力單元，地面站也可包括地面站功率限制器來調(diào)節(jié)從地面站傳輸至航天器的信號功率。至少部分基于航天器動力單元上的估算動力負載水平，可調(diào)節(jié)傳輸至航天器的信號功率。依據(jù)另一個實施例，航天器可包括正向鏈路處理模塊以用于將從地面站發(fā)射器接收到的信號分配到航天器上機載的不同功率放大器。航天器可包括在傳輸信號至地面用戶之前用于選定功能的動力單元。航天器上機載的航天器功率限制器可調(diào)節(jié)信號功率來防止動力單元過載。依據(jù)另一個實施例，保護航天器上動力單元的方法可包括通過地面站來估算航天器動力單元的動力負載水平。為防止航天器動力單元過載，該方法也可包括調(diào)節(jié)從地面站傳輸?shù)胶教炱鞯男盘柟β省Ｖ辽俨糠只诤教炱鲃恿卧系墓浪銊恿ω撦d水平，可調(diào)節(jié)傳輸至航天器的信號功率。在結(jié)合附圖閱讀了本公開下面非限制性的詳細說明后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯然看出如權(quán)利要求唯一限定的本公開的其他方面和特征將。


下面實施例的詳細說明參考附圖，這些附圖示出本公開的特定實施例。具有不同結(jié)構(gòu)和操作的其它實施例并不偏離本公開的范圍。圖1是依據(jù)本公開的實施例，用于保護航天器上動力單元的系統(tǒng)示例的框圖。圖2A和圖2B是依據(jù)本公開的實施例，用于保護航天器的動力單元的方法示例的流程圖。圖3是依據(jù)本公開的實施例，基于動力單元負載的地球參考小區(qū)(ERC)動力分配的示例。
具體實施例方式參考附圖，以下是實施例的詳細描述，其說明了本公開的具體實施例。具有不同結(jié)構(gòu)和操作的其它實施例并不偏離本公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，本公開可實施為方法、系統(tǒng)或計算機程序產(chǎn)品。因此，本公開可以采取完全硬件實施例形式、完全軟件實施例形式(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或結(jié)合軟硬件方面的實施例，其在此通常均被稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，本公開還可采用在一個或更多計算機可讀存儲介質(zhì)中實施的計算機程序產(chǎn)品的形式，其中計算機可讀存儲介質(zhì)具有在其上實現(xiàn)的計算機可讀程序代碼?？梢岳靡环N或多種計算機可讀介質(zhì)的任意組合。計算機可讀介質(zhì)可為計算機可讀信號介質(zhì)或計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)可以是，例如但不限于電子的、磁性的、光學(xué)的、電磁的、紅外線的或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或設(shè)備，或者前述事項的任意適當(dāng)組合。計算機可讀存儲介質(zhì)的更多具體示例(不完全列表)可包括具有一根或多根電線的電氣連接盒(electrical connection)、便攜式計算機軟磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可刪除的可編程只讀存儲器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(CD-ROM)、光學(xué)存儲設(shè)備、磁存儲設(shè)備或前述事項的任意適當(dāng)組合。在本文中，計算機可讀存儲介質(zhì)可為能夠包含或存儲供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與其結(jié)合使用的程序的任意一種有形介質(zhì)。計算機可讀信號介質(zhì)可包括其內(nèi)包含有計算機可讀程序代碼的傳播性數(shù)據(jù)信號，例如在基帶中或作為載波的一部分。該類傳播性信號可采取各種形式，包括但不限于電磁、光學(xué)或其任意適當(dāng)組合。計算機可讀信號介質(zhì)可以是不是計算機可讀存儲介質(zhì)且能夠通信、傳播或傳輸供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與其結(jié)合使用的程序的任意一種計算機可讀介質(zhì)。利用任意合適介質(zhì)，可以傳輸被包含在計算機可讀介質(zhì)上的程序代碼，該合適介質(zhì)包括但限于無線、有線線路、光纖電纜、RF等或前述事項的任意適當(dāng)組合。用于執(zhí)行本公開的各方面操作的計算機程序代碼可以寫成一種或多種編程語言的任意組合，包括諸如Java、Smalltalk、C++等等的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，以及諸如“C”編程語言或類似編程語言等的傳統(tǒng)過程編程語言。還可結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)電路上的硬件描述語言(HDL)進行編程。程序代碼可完全在用戶計算機上、部分在用戶計算機上、作為獨立的軟件包、部分在用戶計算機上且部分在遠程計算機上或者完全在遠程計算機或服務(wù)器上被執(zhí)行。在后面的情景中，通過任意類型的網(wǎng)絡(luò)，可將遠程計算機連接到用戶計算機上，該網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)，或可連接到外部計算機的連接(例如，利用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商通過互聯(lián)網(wǎng))。參考依據(jù)本公開實施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖對本公開的各方面進行說明。應(yīng)該理解，流程圖和/或框圖中的每一個塊以及流程圖和/或框圖中塊的組合，能夠由計算機程序指令實現(xiàn)?？上蛲ㄓ糜嬎銠C、專用計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器提供這些計算機程序指令來產(chǎn)生機器/設(shè)計(machine)，以便經(jīng)計算機處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行的指令生成用于執(zhí)行流程圖和/或框圖中一個或多個塊所指出的功能/動作的手段。這些計算機程序指令也可存儲在計算機可讀介質(zhì)中，該可讀介質(zhì)能夠指示計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其它設(shè)備以特定方式運行，以便存儲在計算機可讀介質(zhì)上的指令產(chǎn)生一種包括用于執(zhí)行流程圖和/或框圖中一個或多個塊所指明的功能/動作的指令的制造產(chǎn)品。計算機程序指令還可被加載到計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其它設(shè)備中，從而引起在計算機、其它可編程裝置或其它設(shè)備上執(zhí)行的、產(chǎn)生計算機執(zhí)行的過程的一系列操作步驟，以便在計算機或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供執(zhí)行流程圖和/或框圖中一個或多個塊所指明的功能/動作的過程。圖1是保護航天器的動力單元的示例系統(tǒng)100的框圖。依據(jù)本公開的實施例，該系統(tǒng)可以包括衛(wèi)星操作中心102、地面通信站104、航天器106和航天器動力單元保護方案108。地面站104可接收來自單個用戶通信設(shè)備110或多個用戶通信設(shè)備的通信信號。地面站104可將來自一個或多個用戶的通信信號轉(zhuǎn)發(fā)至航天器106，以便通信信號能夠形成在波束或地球參考小區(qū)(ERC)中，以用于傳輸至與每個ERC關(guān)聯(lián)的其他各個地面用戶112的特定通信設(shè)備。地面站104可包括各地球參考小區(qū)(ERC)通信量負載模塊114，其接收來自用戶通信設(shè)備110的通信信號。要傳輸至每個ERC的每個信號的信號功率可由第一限制器116或調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。第一限制器116可以將傳輸至每個ERC的信號的功率水平限制或調(diào)節(jié)為預(yù)定功率水平?？梢曰谙到y(tǒng)集成測試數(shù)據(jù)、在軌測試數(shù)據(jù)或基于其它標(biāo)準(zhǔn)來確定預(yù)定水平。第一限制器116可以確保在正常工況下航天器106的每個動力單元118的信號功率不過載或者不超過這些動力單元118的操作極限或容量。地面站104也可包括基于地面的成形波束數(shù)字處理模塊(GBBF模塊)120。GBBF模塊120可接收由第一限制器116調(diào)節(jié)的通信信號。GBBF模塊120可將通信信號轉(zhuǎn)換為允許航天器106以特定ERC傳輸信號的格式。可用于GBBF模塊120的GBBF過程的例子在標(biāo)題為 “Optimized Beamforming for Satellite Communication” 的美國專利 No. 7728766 中被描述，該專利在2010年6月1日授權(quán)給Alexandr Draganov等人。第二限制器122可調(diào)節(jié)來自GBBF模塊120的一個或多個輸出信號的功率，從而防止過載或超過航天器106的動力單元的容量。如果GBBF過程遇到任何異常情況，則第二限制器122可調(diào)節(jié)或限制來自GBBF模塊120的輸出信號的功率。更詳細地描述，第二限制器122可以被監(jiān)控過程控制。在航天器106的通信系統(tǒng)中，該監(jiān)控過程可以監(jiān)控或測量預(yù)定位置處的信號功率水平。如果檢測到異常情況或信號功率測量超過會導(dǎo)致航天器106的動力單元118過驅(qū)動或超過其極限的預(yù)定水平，則第二限制器120可減小來自地面站104的功率水平輸出或完全切斷傳輸?shù)膭恿?。地面?04還可包括一個或多個地面射頻頻率(RF)發(fā)射器單元124，從而為每個ERC傳輸通信信號至航天器106。RF發(fā)射器單元IM可提供信號上變頻、功率放大、動力傳輸和有效傳輸通信信號到航天器106所要求的其他RF操作。RF發(fā)射器單元IM也可包括功率監(jiān)控器1 和功率調(diào)節(jié)器128。功率監(jiān)控器1 可測量在地面站104的發(fā)射器處的輸出功率。功率調(diào)節(jié)器1 可基于測量的輸出功率來調(diào)節(jié)被傳輸信號的輸出功率，從而進一步提供對航天器106的動力單元118處的信號功率的控制以便防止動力單元118過載。地面站104也可包括動力單元負載估算和監(jiān)控模塊130。動力單元負載估算和監(jiān)控模塊130可估算航天器106的動力單元118的輸出動力負載水平。模塊130則可控制第二限制器122從而調(diào)節(jié)被傳遞到地面RF發(fā)射器單元IM的通信信號的增益或水平。動力單元118用于重新分配它們的輸出功率水平?？煽刂苹蛘{(diào)節(jié)單元118從而為由一個或多個功率放大器138所提供的功率放大器負載提供平衡。使用相位對準(zhǔn)技術(shù)使單元118的輸出功率在很大程度上不均衡。由于使用單元118，所以即使從GBBF模塊120到功率放大器138的所有設(shè)備都沒有滿負載，發(fā)射器146所提供的大動力單元仍會過載。動力單元負載估算和監(jiān)控模塊130可包括一個或多個預(yù)測性或預(yù)測模型132，從而預(yù)測航天器106的動力單元118的輸出動力負載水平。預(yù)測或估算過程可以使用來自航天器106的信號功率測量數(shù)據(jù)，來估算或預(yù)測動力單元118的輸出動力負載。如果負載的估算或預(yù)測超過動力單元118的預(yù)定極限，則模塊130能夠發(fā)出命令來減小由第二限制器122提供的功率極限或增益，從而減小從地面站104傳輸至航天器106的通信信號的輸出功率?；陬A(yù)測性模型132，可以動態(tài)分配地面通信量負載從而在航天器106的動力單元118之間分配動力，以便不過載任一動力單元118。參考圖3說明動態(tài)分配地面通信量負載從而分配航天器106的動力單元118之間動力的例子。一個或多個預(yù)測性模型132可基于系統(tǒng)集成測試數(shù)據(jù)在航天器壽命初期(BOL)形成。一個或多個預(yù)測性模型132可基于在軌測試(IOT)數(shù)據(jù)被校驗和改進。在航天器制造測試期間，能夠測量構(gòu)建預(yù)測或預(yù)測性模型132的空間區(qū)段部分所需的參數(shù)，從而驗證通過RF發(fā)射器146包括RF接收器144的數(shù)學(xué)模型。能夠在地面區(qū)段制造和測試期間，測量和驗證預(yù)測模型132的地面區(qū)段部分。集成的預(yù)測性模型將在IOT期間被測量，該預(yù)測性模型包括地面發(fā)射器單元1 至RF接收器144之間的傳輸信道。然而，基于位于特定測量點的傳感器和計算數(shù)據(jù)，航天器106上的測量值受到限制。測量的數(shù)據(jù)將從航天器106被傳送經(jīng)由遙測數(shù)據(jù)來改進模塊134中提供的模型，所述測量的數(shù)據(jù)可以經(jīng)由航天器操作中心102獲得。地面站104也可包括航天器負載、監(jiān)控和模型校正模塊134。該航天器負載、監(jiān)控和模型校正模塊134可將估算功率水平與來自航天器106的測量功率水平進行比較。估算功率水平可與在航天器106的通信系統(tǒng)內(nèi)部的預(yù)定位置處測量或監(jiān)控的測量功率水平進行比較。例如，功率測量可在航天器正向鏈路處理模塊134、航天器或衛(wèi)星限制器136、航天器功率放大器138或其它預(yù)定位置處進行或被測量。模塊134中的比較過程可以是非實時比較或具有顯著時間延遲的比較。由于從航天器106至地面的數(shù)據(jù)收集和傳輸是必要的，所以預(yù)期會存在時間延遲。關(guān)于地面站104的部件描述的其它信號過程可以是實時過程。系統(tǒng)100也可包括前面描述的航天器操作中心102。航天器操作中心102可包括航天器遙測處理單元140。航天器遙測處理單元140可接收來自航天器106的功率測量數(shù)據(jù)。如前面所述，功率測量數(shù)據(jù)可以接收自航天器正向鏈路處理模塊134、航天器限制器136、航天器功率放大器138以及其它可能位置。功率測量數(shù)據(jù)可被傳輸至航天器負載、監(jiān)控和模型校正模塊134以用于和來自模塊132的航天器106的估算或預(yù)測的功率水平進行比較。航天器操作中心102也可包括動力管理極限賦值模塊142。該動力管理極限賦值模塊142可以確定第一限制器116、第二限制器122、航天器限制器136和地面RF發(fā)射器單元124的功率極限。之后，通過這些單元的信號功率可以基于模塊142的動力管理極限賦值而被調(diào)節(jié)或調(diào)整。與前面所述類似，通過第二限制器122的信號功率可以基于在動力單元負載估算和監(jiān)控模塊130中的預(yù)測性模型132被調(diào)整。航天器106可包括RF接收器144，以用于接收來自地面站104的通信信號。通信信號可從RF接收器144傳遞給航天器正向鏈路處理模塊134。航天器正向鏈路處理模塊134可以處理通信信號并且分配信號至不同的功率放大器138。航天器或衛(wèi)星限制器136可調(diào)節(jié)或調(diào)整由模塊134分配的通信信號?；趤碜院教炱鞑僮髦行?02的模塊142的動力管理極限分派或基于一些其它預(yù)定極限或標(biāo)準(zhǔn)，限制器136可調(diào)節(jié)或調(diào)整通信信號。功率放大器138可放大通信信號，這可能是為形成ERC的波束所需的。來自功率放大器138的通信信號被傳遞至動力單元118。動力單元118每個都可執(zhí)行一個或多個預(yù)定功能，從而使通信信號兼容于傳輸ERC中的信號至與每個ERC關(guān)聯(lián)的特定地面用戶112。根據(jù)航天器通信系統(tǒng)的設(shè)計，動力單元118的功能可以不同?？赡芄δ艿氖纠梢园ㄐ盘栔匦路峙浜托盘栂辔粚?zhǔn)以便生成理想的ERC。一個或多個RF發(fā)射器146可以將被分到ERC中的通信信號傳輸?shù)脚c每個ERC或波束關(guān)聯(lián)的預(yù)期地面用戶112。圖2A和圖2B是依據(jù)本公開的實施例的保護衛(wèi)星的動力單元的方法200的示例的流程圖。方法200可通過圖1的系統(tǒng)100執(zhí)行或在其中實施。可由系統(tǒng)100的不同部件執(zhí)行的功能由虛線塊/框以及圖2A和圖2B示出。本公開并非意在受限于圖2A和圖2B中指出的功能或操作，這些功能和操作可由任意特定部件執(zhí)行。在塊202中，信號功率測量數(shù)據(jù)可以接收自航天器。信號功率測量數(shù)據(jù)可以在航天器通信系統(tǒng)中的不同測量位置處被測量。例如，類似于前面所述，功率測量可以在圖1中正向鏈路處理單元或模塊134、在衛(wèi)星或航天器限制器136、在衛(wèi)星功率放大器138或航天器通信系統(tǒng)內(nèi)其他位置被執(zhí)行。在塊204中，可以確定航天器動力保護方案或系統(tǒng)中每個限制器或其他部件的功率極限賦值。由塊202和204執(zhí)行的示范功能或操作可以由類似于圖1中航天器操作中心102的航天器操作中心執(zhí)行，或可以由系統(tǒng)中一些其它部件執(zhí)行。在塊206中，可預(yù)測或估算航天器動力單元的動力負載水平。類似于前面所述，一個或多個預(yù)測性模型可用于預(yù)測或估算航天器動力單元的動力負載水平。來自航天器通信系統(tǒng)中預(yù)定功率測量位置的信號功率水平測量值也可用于準(zhǔn)確估算航天器動力單元負載。在塊208中，估算或預(yù)測的功率水平可以和預(yù)定航天器功率測量位置處的實際測量功率水平進行比較。在塊210中，傳輸至航天器的通信信號的功率水平可以基于估算功率水平和實際測量功率水平之間的比較而被調(diào)節(jié)。類似于前面所述，位于成形波束模塊120和地面RF發(fā)射器單元1 之間的限制器122可調(diào)節(jié)信號的功率水平，從而防止航天器動力單元的任何過載。也可基于預(yù)測性模型或者估算和測量功率水平之間的比較，動態(tài)分配地面通信量負載從而在航天器動力單元間分配動力，以便不過載任何一個動力單元。參考圖3說明動態(tài)分配從而在動力單元間分配動力以便防止過載任一動力單元的示例。在塊212中，可接收通信信號以便傳輸至特定ERC。通信信號可通過地面站的正向輸入(forward input)接收。在塊214中，可以針對每個ERC來調(diào)節(jié)或限制各通信信號的信號功率從而防止航天器動力單元的任意過載或防止超過航天器動力單元的功率極限。在塊216中，地面基成形波束(GBBF)過程可以在被調(diào)節(jié)或限制的通信信號上被執(zhí)行。在塊218中，基于估算或預(yù)測的功率水平與來自航天器的測量功率水平之間的比較，可調(diào)節(jié)GBBF過程的輸出處的信號功率?？身憫?yīng)GBBF處理的任何異常來調(diào)節(jié)GBBF過程的輸出功率。在塊220中，ERC的一個或多個RF信號可以與用于控制任意航天器限制器的任意數(shù)據(jù)信號一起被傳輸?shù)胶教炱?。任意信號的上變頻、功率放大或其它RF操作可以在塊220中被執(zhí)行。雖然圖2A中示出了塊206-220中的功能和操作由地面站通信設(shè)備執(zhí)行，但這無意以任何方式限制本公開。參考圖2B，在塊222中，可從地面站通信設(shè)備接收一個或多個通信信號以及控制任意航天器限制器的任意數(shù)據(jù)信號。在塊224中，一個或多個信號可以被處理并分配至不同的功率放大器。基于與某些ERC關(guān)聯(lián)的特定信號，信號可以被指定給所選的功率放大器。在塊226中，可調(diào)節(jié)或限制每個信號的信號功率從而確保攜帶或傳輸該信號的動力單元不過載，或該動力單元的功率容量不被超過。在塊228中，基于關(guān)聯(lián)的動力單元的功率極限要求，可放大每個ERC的信號?；诤教炱魍ㄐ畔到y(tǒng)的設(shè)計要求，動力單元可執(zhí)行信號重新分配、信號相位對準(zhǔn)或其它功能。在塊230中，信號波束或ERC可以被形成并傳輸至地面用戶。信號波束或ERC可用遠場原則形成，從而瞄準(zhǔn)各用戶的特定位置。圖3是依據(jù)本公開的實施例基于動力單元負載的ERC動力分配示例。圖3示出7個小區(qū)或ERC 301-307。該示例也假設(shè)航天器通信系統(tǒng)有三個動力單元，如柱狀圖314中動力單元分派308、310和312所示。每個小區(qū)301-307中第一行對應(yīng)于小區(qū)序號。每個小區(qū)301-307中第二行對應(yīng)于當(dāng)前ERC的動力單元貢獻(contribution)。在每個小區(qū)中，所有三個動力單元貢獻的和等于100%。在每個小區(qū)中的第三行對應(yīng)于動力分派。每個小區(qū)301-307中第三行的第一個百分比對應(yīng)于柱形圖314中的動力分派1，每個小區(qū)301-307中第三行的第二個百分比對應(yīng)于柱形圖314中的動力分派2。如柱形圖314中所示，動力分派1導(dǎo)致動力單元1超過其功率極限。如柱形圖314中所示，動力分配可重新分配，如分派2所示，其中所有三個動力單元都在它們功率極限內(nèi)。根據(jù)系統(tǒng)要求，動力分配能夠是靜態(tài)分派或動態(tài)分派。為了說明工作原理，圖3中僅示出七個小區(qū)。實際系統(tǒng)中可包括成百上千個小區(qū)。計算也會更復(fù)雜。該工作原理可應(yīng)用于任意數(shù)目的小區(qū)。如上所述，公開了一種防止通信航天器中大動力單元過驅(qū)動的系統(tǒng)化方案、系統(tǒng)和方法。所描述的方案包括多個調(diào)節(jié)點和多個監(jiān)控點。監(jiān)控點可使用預(yù)測性模型來估算航天器上的大動力單元的負載。如果監(jiān)控點檢測到大動力單元過載，則可采取動作來減小傳輸功率從而有效保護航天器的大動力單元。這里公開的動力保護機構(gòu)對于使用基于地面的成形波束技術(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)特別有益。動力管理方案是為硬件單元提拱保護的系統(tǒng)方法。該方案能夠結(jié)合其它現(xiàn)有的硬件功率限制方法或設(shè)備使用，從而限制瞬時最大功率水平。附圖中的流程圖和框圖說明了依據(jù)本公開的各種實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實施方式的架構(gòu)、功能和操作。在這一點上，流程圖或框圖中每一個塊可代表包含一條或多條用于實現(xiàn)特定邏輯功能的可執(zhí)行指令的模塊、段或一部分代碼。應(yīng)當(dāng)指出，在某些可替代實施方式中，塊中指出的功能可以不以圖中指出的順序發(fā)生。例如，根據(jù)涉及的功能，連續(xù)示出的兩個塊實際上可基本同時執(zhí)行，或者有時會逆序執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)指出，框圖和/或流程圖的每一個塊，以及框圖和/或流程圖中塊的組合，可以通過執(zhí)行特定功能或動作的基于專用硬件的系統(tǒng)，或?qū)Ｓ糜布陀嬎銠C指令的組合來執(zhí)行。在此使用的專業(yè)用語僅是為了描述特別的實施例，而不旨在限制本公開。如這里所用，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也包括復(fù)數(shù)形式，除非本文另外明確指明。應(yīng)當(dāng)進一步理解，當(dāng)用于說明書中時，詞語“包括”和/或“包含”指定所指出的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或其組合的存在或附加。雖然這里已示出和描述了特定實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，任何意在取得同樣目的的任意設(shè)置可以替代所示的特定實施例，并且這里的實施例在其它環(huán)境中有其它應(yīng)用。本申請旨在涵蓋本公開的任何改變或變化。權(quán)利要求決非旨在將本公開的范圍限制在這里所述的特定實施例中。
權(quán)利要求
1.一種保護航天器上的動力單元的系統(tǒng)，其包含地面站，所述地面站包含動力單元負載估算和監(jiān)控模塊，其用于估算航天器的動力單元上的動力負載水平；和地面站功率限制器，其調(diào)節(jié)從所述地面站傳輸至所述航天器的信號的功率從而防止所述航天器的所述動力單元過載，其中傳輸至所述航天器的所述信號的功率是至少部分基于所述航天器的所述動力單元上的估算的動力負載水平而被調(diào)節(jié)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包含所述航天器上機載的航天器功率限制器來調(diào)節(jié)信號功率，從而防止所述航天器的所述動力單元過載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包含另一個地面站功率限制器來調(diào)節(jié)每個地球參考小區(qū)的傳輸信號的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包含所述航天器上機載的航天器功率限制器，其調(diào)節(jié)信號功率從而防止所述航天器的所述動力單元過載；和另一個地面站功率限制器，其調(diào)節(jié)每個地球參考小區(qū)的傳輸信號的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包含動力管理極限賦值模塊，其確定每個所述地面站功率限制器以及所述航天器功率限制器的極限。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述動力單元負載估算和監(jiān)控模塊包含預(yù)測所述航天器的所述動力單元上的負載水平的預(yù)測性模型，所述預(yù)測性模型使用來自所示航天器的測量信號功率水平來精確估算所述航天器的所述動力單元上的所述負載水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述動力單元負載估算和監(jiān)控模塊響應(yīng)所述航天器的所述動力單元上的估算負載水平超過預(yù)定極限，而發(fā)出命令來減小由所述地面站功率限制器所提供的功率極限，從而減小由所述地面站傳輸至所述航天器的信號功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)測性模型是基于系統(tǒng)集成測試數(shù)據(jù)和在軌測試數(shù)據(jù)而在航天器壽命初期形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)測性模型是基于來自所述航天器的測量數(shù)據(jù)并且比較估算功率數(shù)據(jù)和來自所述航天器的測量功率數(shù)據(jù)，從而在正常操作期間更新的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述地球站進一步包含各地球參考小區(qū)通信量負載模塊，其接收一個或多個傳輸信號，每個所述信號被發(fā)送至特定地球參考小區(qū)；針對每個接收到的傳輸信號的另一個地面站功率限制器，其調(diào)節(jié)每個特定地球參考小區(qū)的傳輸信號的功率；以及基于地面的成形波束模塊，其接收來自每個其它地面站功率限制器的傳輸信號。航天器負載、監(jiān)控和模型校正模塊，其比較在預(yù)定航天器功率測量位置處的估算功率水平和在所述預(yù)定航天器功率測量位置處的測量功率水平。
全文摘要
本發(fā)明公開了保護航天器動力單元的系統(tǒng)，其包括地面站。地面站可包括動力單元負載估算和監(jiān)控模塊，其用于估算航天器動力單元的動力單元的功率負載水平。地面站也可包括地面站功率限制器來調(diào)節(jié)從地面站傳輸至航天器的信號功率，從而防止航天器動力單元過載。傳輸至航天器的信號功率是至少部分基于航天器動力單元上的估算的功率負載水平調(diào)節(jié)的。
文檔編號B64G1/42GK102556368SQ201110405508
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者B·A·托美, S·F·思奇, W·W·王 申請人:波音公司