1背景我国的极轨气象卫星目前已从风云一号发展到风云三号,星上探测载荷从FY‐1的单一载荷发展到FY‐3D的多个载荷,探测数据需要下传到地面进行处理与应用。星地数据传输码速率从FY‐1号的1.3308Mbps发展到FY‐3D的300Mbps。后续卫星随着卫星载荷的增加及各载荷探测精度及通道的增加,探测数据量将进一步增加,从而要求星地数据传输速率进一步增加。但由于空地数据传输频带的限制,在现有技术体制下,星地数据传输速率的增加受到限制,为此需要展望未来极轨气象卫星的星地数据传输体制的发展发展方向。2现状目前,FY‐3D的星地数据传输体制采用了多载波,单极化,QPSK调制方式,编码采用了RS+(7,3/4)的卷积编码方式。DPT信道的占用带宽为300Mhz;国际电联用于空地数据传输的频率分别位于L频段,X频段及KA频段,其中,L频段因为带宽只有12MHz,主要用于数据量不大的实时数据的传输,X频段包括7750MHz~7900MHZ,8025MHZ~8400MHZ,前一段由于带宽窄,也主要用于中等容量的实时数据的传输,后一段目前被国内外广泛用于全球数据的传输,KA段因为雨衰较大,且地面跟踪技术不成熟,目前国内没有在轨的应用。即采用X频段进行空地数据传输的资源是有限的。3需求为了解决现有体制下的星地数据传输数据量的增加与空间资源的矛盾,需要探索在未来的气象卫星中,采用新的传输体制,新的传输体制将在数据源的压缩,信道的编码,调制及极化复用等方面进行提升,同时需要分析避免星间干扰的办法,此外还需要展望基于地面接收的地基技术路线和利用空间基础设施进行数据中继传输的方法。4技术路线4.1基于地面接收的解决办法4.1.1高阶调制现有技术广泛采用了QPSK调制,本文将研究高阶调制对提高数据传输容量的作用及工程可行性。4.1.2双极化复用技术现在风三A/B/C采用了单极化传输方式,多星之间采用不同极化进行隔离,本文将研究并仿真采用多极化后,数据容量的增加及在轨卫星之间的干扰回避方法。4.1.3高码速率的DPLC译码技术目前采用的RS+卷积的级联编码技术效率低,为提高传输数据的容量,采用CCSDS推荐的DPLC‐7/8的编译码技术,其中不同的译码技术对信道余量的贡献不同,本文将进行比较。4.1.4数据压缩技术研究星上不同载荷的数据特点,提出采用数据压缩后,对数据质量及时效的影响分析。4.2基于空间基础设施的解决办法4.2.1天基与地面站网的总体架构本文设计的原则是天基与地面站网独立工作,又互相备份和补充,且工作模式可以自动优化配置。4.2.2时间资源分析跟据可用天基中继卫星轨道位置,工作状态及轨道特点仿真计算两星空间可用时长,根据可提供的数传速率及目标星的数据量仿真所需要的星间数据传输时间。4.2.3接口流程根据两星的运行流程,分析设计通过天基数据传输获取数据的工作流程及接口关系。根据现有地面站网的资源及天基数据传输的时间资源动态配置数据获取方案并通过任务计划表与天基控制中心交换信息。4.3两种方案的优缺点分析(1)技术上的分析比较(2)经济及可靠性性分析5结论按照目前的发展速度,假设未来的星上载荷数据增加1倍左右,星地数据的传输需求在1GBPS左右。目前的传输体制不能满足数据的获取,采用本文展望的新体制后可以满足数据的获取,且工程可行。