一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法及相关设备。该方法包括：控制U/V频段地面站和高频段地面站的天线指向目标卫星的预报位置；基于U/V频段地面站接收的卫星遥测数据计算目标卫星的预测位置；基于修正预测位置修正高频段地面站的天线指向；通过高频段地面站捕获目标卫星并与其进行数据传输。本申请利用U/V低频段地面站捕获卫星成功率高的特点和高频段地面站传输速度快的优势，克服在太阳高年期超低轨卫星预报精度低的影响，能够实现在太阳高年时期对超低轨的卫星高速接收数传数据。本申请提供的方法可针对大多数不具备自跟踪功能的天线，无需加装硬件设备，即可在超低轨道卫星遥测时，减小跟踪丢失的概率。减小跟踪丢失的概率。减小跟踪丢失的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法及相关设备


[0001]本说明书涉及卫星数据传输领域，更具体地说，本专利技术涉及一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法及相关设备。

技术介绍

[0002]超低轨卫星的轨道高度通常处于300km以下，能够在较短的时间内实现对同一目标的多次观测，获取更为精确的目标信息，并且有着低传输时延、低成本等优点，有着较为广阔的应用前景。然而，超低轨道范围内的大气特性目前人类了解还较少，较难预测的太阳活动对卫星所在的大气密度的影响，使轨道外推预报的位置和实际位置差异很大，尤其在太阳活动高年，超低轨卫星的遥测跟踪需要更可靠的解决方案。
[0003]地面测控站在跟踪卫星的过程中，需要引导地面天线实时调整方位角和仰角指向卫星所在位置，使卫星处于跟踪天线的波束角范围内，从而接收卫星遥测或数传数据。为了控制地面天线正确对准卫星所在位置，需要对卫星的位置外推预报。
[0004]实际情况中，卫星实际轨道与理论轨道会存在一定的偏差，当偏差较小时，不超过天线的波束角范围，天线能够正常接收卫星数据，但当偏差较大时，超过天线的波束角范围，会造成天线失锁，无法正常接收遥测数据，造成目标丢失，给后续任务造成困难。尤其在超低轨，太阳活动对大气密度影响很大，从而导致卫星轨道出现难以预测的偏差，影响轨道预报精度。
[0005]商业卫星出于测站成本，运营成本，和测站地理位置考虑，一般不会每圈都对卫星进行跟踪定位，由此产生的累积误差进一步影响轨道预测的准确度，对卫星的遥测跟踪造成了极大的挑战。
专利技术内容
[0006]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007]第一方面，本专利技术提出一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法，上述方法包括：
[0008]控制U/V频段地面站和高频段地面站的天线指向目标卫星的预报位置；
[0009]基于上述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据计算上述目标卫星的修正预测位置；
[0010]基于上述修正预测位置修正上述高频段地面站的天线指向；
[0011]通过上述高频段地面站捕获上述目标卫星并与其进行数据传输。
[0012]可选的，上述遥测数据包括时间信息、位置信息和速度信息；
[0013]上述基于上述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据获取上述目标卫星的修正预测位置，包括：
[0014]通过上述U/V频段地面站接收上述目标卫星的时间信息、位置信息和速度信息；
[0015]基于所述时间信息、所述位置信息和所述速度信息构建所述目标卫星的预测轨道拟合多项式；
[0016]基于最小二乘法求解所述预测轨道拟合多项式的目标系数以获取所述修正预测位置。
[0017]可选的，上述方法还包括：
[0018]获取目标卫星的热层密度变化信息，其中，上述热层密度变化是由于太阳活动造成的；
[0019]根据上述热层密度变化信息获取运行阻力加速度信息；
[0020]基于上述运行阻力加速度信息确定上述目标卫星的预报位置。
[0021]可选的，上述热层密度变化信息是基于10.7cm波长太阳射电通量的变化信息确定的。
[0022]可选的，上述方法还包括：
[0023]通过下式获取上述运行阻力加速度信息：
[0024][0025]式中，CD为阻力系数，为目标卫星沿速度方向的投影面积与质量之比，单位为m2/kg；ρ为大气密度，单位为kg
·
m
‑3；v为目标卫星运动的速度，单位为m
·
s
‑1；v0为速度方向单位矢量。
[0026]可选的，上述方法还包括：
[0027]通过下式获取上述大气密度信息：
[0028][0029]式中，h为目标卫星的当前高度，h0为目标卫星的参考高度为常数，ρ0参考密度信息，n为第一参数，取值为6.3025；B为第二参数，上述第二参数是基于各高度的密度标高数值用最小二乘法解出的。
[0030]可选的，上述方法还包括：
[0031]在上述目标卫星的预报位置与目标卫星的实际位置的误差在3dB波束宽度范围的情况下，控制上述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据。
[0032]第二方面，本专利技术还提出一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪控制装置，包括：
[0033]控制单元，用于控制U/V频段地面站和高频段地面站的天线指向目标卫星的预报位置；
[0034]获取单元，用于基于上述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据计算上述目标卫星的修正预测位置；
[0035]修正单元，用于基于上述修正预测位置修正上述高频段地面站的天线指向；
[0036]传输单元，用于通过上述高频段地面站捕获上述目标卫星并与其进行数据传输。
[0037]第三方面，一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第一方面任一项的超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法的步骤。
[0038]第四方面，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第一方面上述任一项的超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法。
[0039]综上，本申请实施例提出的超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法包括：控制U/V频段地面站和高频段地面站的天线指向目标卫星的预报位置；基于上述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据计算上述目标卫星的修正预测位置；基于上述修正预测位置修正上述高频段地面站的天线指向；通过上述高频段地面站捕获上述目标卫星并与其进行数据传输。本申请提出的一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法，通过U/V频段地面站获取的卫星遥测数据计算目标卫星的修正预测位置，并根据修正预测位置控制高频地面站的天线指向，从而使高频地面站精确捕获目标卫星，实现快速数据传输。本申请利用U/V低频段地面站捕获卫星成功率高的特点和高频段地面站传输速度快的优势，能够克服太阳对于目标卫星的轨道影响，能够实现在太阳高年时期对超低轨的卫星高速接收数传数据。本申请提供的方法可针对大多数不具备自跟踪功能的天线，无需加装硬件设备，即可在超低轨道卫星遥测时，减小跟踪丢失的概率。
[0040]本专利技术的超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法，本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0041]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0042]图1为本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低轨卫星地面站数据传输跟踪方法，其特征在于，包括：控制U/V频段地面站和高频段地面站的天线指向目标卫星的预报位置；基于所述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据计算所述目标卫星的修正预测位置；基于所述修正预测位置修正所述高频段地面站的天线指向；通过所述高频段地面站捕获所述目标卫星并与其进行数据传输。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遥测数据包括时间信息、位置信息和速度信息；所述基于所述U/V频段地面站接收的卫星遥测数据获取所述目标卫星的修正预测位置，包括：通过所述U/V频段地面站接收所述目标卫星的时间信息、位置信息和速度信息；基于所述时间信息、所述位置信息和所述速度信息构建所述目标卫星的预测轨道拟合多项式；基于最小二乘法求解所述预测轨道拟合多项式的目标系数以获取所述修正预测位置。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：获取目标卫星的热层密度变化信息，其中，所述热层密度变化是由于太阳活动造成的；根据所述热层密度变化信息获取运行阻力加速度信息；基于所述运行阻力加速度信息确定确定所述目标卫星的预报位置。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热层密度变化信息是基于10.7cm波长太阳射电通量的变化信息确定的。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：通过下式获取所述运行阻力加速度信息：式中，CD为阻力系数，为目标卫星沿速度方向的投影面积与质量之比，单位为m2/kg；ρ为大气密度，单位为kg
·
m
‑3；v为目标卫星运动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈倩茹，吴凌根，赵宇东，吴新林，何镇武，吴琳琳，张琳娜，王丽颖，
申请(专利权)人：北京航天驭星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：