通信卫星测控天线方向图在轨动态跟踪估计方法技术

本发明专利技术提供一种通信卫星测控天线方向图在轨动态跟踪估计方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
通信卫星测控天线方向图在轨动态跟踪估计方法


[0001]本专利技术涉及一种在高轨通信卫星上，通过动态跟踪卫星与地面的星地信号的功率特性变化情况来估计测控天线方向图的方法
。

技术介绍

[0002]卫星的测控天线方向图，是一组由若干张不同卫星偏置角度的二维图组成的用来表征卫星接收与发射信号的功率在自由空间的辐射分布特性的曲线图
。
地面站发送给卫星的上行信号，经过卫星遥控天线接收，实际接收功率分布情况会受到测控天线方向图的影响；同样地，卫星发送给地面站的下行信号，实际发射功率分布情况也会受到测控天线方向图的影响
。
[0003]高轨通信卫星在轨提供服务后，一般处于相对地球静止的状态，测控天线相对地面站也是静止的，其覆盖区域是固定的
。
通常，根据卫星的轨道高度
(
约
36000
公里
)
，地面站将上下行通信链路的功率特性参数调整到某个比较合适的数值范围，就可以保障维持日常的星地测控通信
。
卫星测控通道属于非常重要的星地通信链路，它是为整星在轨提供遥控
、
遥测
、
跟踪测距任务的唯一通道；此外测控天线方向图具有不可直接测量的特点
。
因此为保证测控通道安全稳定，以往都不对测控天线方向图进行在轨测试
。
[0004]随着高轨通信卫星业务能力的拓展，以及设计功能复杂程度的提高，今后越来越多的高轨通信卫星在轨提供服务后，将不会总处于相对地球静止的状态，会出现卫星位置改变
、
卫星姿态变化甚至动态旋转等一些新的动作机动特性
。
这时，星地测控通信链路也会随之发生变化，从相对静止不变的状态变成具有动态变化的特性
。
此时，上下行通信链路的功率特性参数将会出现较大幅度的数值波动范围，而不再是地面站预先调整设置好的某个比较合适的数值范围
。
因此，为了掌握这种星地测控通信链路的动态变化情况，今后对卫星测控天线方向图进行在轨动态跟踪估计的需求将会与日俱增
。

技术实现思路

[0005]本专利技术给出了一种在高轨通信卫星上，通过动态跟踪卫星与地面站的星地信号的功率特性变化情况来估计测控天线方向图的方法，首次提出并解决了对通信卫星的上下行测控天线方向图进行在轨动态跟踪估计的技术问题，填补了卫星测控天线方向图在轨测试验证专业领域的技术空白
。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]本专利技术提供一种通信卫星测控天线方向图在轨动态跟踪估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]S2
：卫星偏置角度设置；
[0009]S3
：卫星旋转参数设置；
[0010]S4
：获取该偏置角度下的二维图；
[0011]S5
：重复
S2
‑
S4
，获取每个特定的卫星偏置角度下的二维图；
[0012]S6
：完成测控天线方向图的在轨动态跟踪估计
。
[0013]在一些实施例中，本专利技术还包括以下技术特征：
[0014]步骤
S2
前，还包括以下步骤：
[0015]S1
：地面参数范围调整
。
[0016]步骤
S1
具体为，将地面站的上下行通信链路的功率特性等参数调整到相比平时更宽的数值范围，以适应可能出现的上下行通信链路功率特性出现较大范围动态变化，或剧烈波动变化的情况
。
[0017]步骤
S2
具体为，设置卫星姿态偏置角度
θ
；
[0018]步骤
S3
具体为，设置卫星旋转角速度
ω
X
；
[0019]步骤
S4
具体为，在卫星绕当前轴，以卫星姿态偏置角度
θ
和卫星旋转角速度
ω
X
旋转一周后，获取当前卫星姿态偏置角度
θ
的二维图
。
[0020]步骤
S4
包括以下步骤：
[0021]S4
‑1：上行接收通道二维图获取，用于在轨动态跟踪估计通信卫星遥控接收天线的二维图；
[0022]S4
‑2：下行发射通道二维图获取，用于在轨动态跟踪估计通信卫星遥测发射天线的二维图
。
[0023]步骤
S4
‑1与步骤
S4
‑2同时进行，同时分别对当前卫星偏置角度下的卫星上行接收通道和下行发射通道的功率特性进行数据记录，并绘制二维图曲线
。
[0024]步骤
S4
中，分别建立在当前卫星偏置角度下的卫星上行接收通道
、
下行发射通道的功率特性数据与二维图增益数据之间的转换对应关系
。
[0025]根据上行
、
下行通信链路功率特性的波动变化情况，调整地面站的参数配置，用于优化测控天线方向图在轨动态跟踪估计效果
。
[0026]步骤
S3
中，
ω
X
≤1
°
/s。
[0027]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0028]1)
本专利技术方法首次提出了通过动态跟踪卫星与地面的星地信号功率特性变化情况来估计测控天线方向图，建立卫星上下行通道的功率特性数据与测控天线方向图增益数据之间的转换对应关系，并通过公式计算转换的方法，获取了在轨通信卫星的测控天线方向图，填补了卫星测控天线方向图在轨测试验证专业领域的技术空白
。
[0029]2)
本专利技术方法实施过程中，实时性好
、
易操作性强，本专利技术方法实现了卫星姿态转动一周即可快速跟踪完成测控天线方向图的估计，绘制的测控天线增益变化曲线可以非常方便直观地反映卫星在轨测控天线方向图的增益特性，实现了卫星测控天线方向图的在轨评估
。
[0030]3)
本专利技术方法的技术流程清晰，步骤简明扼要，流程梳理涵盖了与卫星和地面站有关的主要操作步骤，其中的“地面站配置参数优化调整”环节还可以优化测控天线方向图的在轨动态跟踪估计效果
。
附图说明
[0031]图1为本专利技术方法的技术流程图；
[0032]图2为上行接收测控天线方向图估计方法流程图；
[0033]图3为下行发射测控天线方向图估计方法流程图；
[0034]图4为一张上行接收测控天线方向图曲线
(
示意图，卫星偏置0度
)
；
[0035]图5为一张下行发射测控天线方向图曲线
(
示意图，卫星偏置0度
)。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的
、<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种通信卫星测控天线方向图在轨动态跟踪估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S2
：卫星偏置角度设置；
S3
：卫星旋转参数设置；
S4
：获取该偏置角度下的二维图；
S5
：重复
S2
‑
S4
，获取每个特定的卫星偏置角度下的二维图；
S6
：完成测控天线方向图的在轨动态跟踪估计
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
S2
前，还包括以下步骤：
S1
：地面参数范围调整
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤
S1
具体为，将地面站的上下行通信链路的功率特性等参数调整到相比平时更宽的数值范围，以适应可能出现的上下行通信链路功率特性出现较大范围动态变化，或剧烈波动变化的情况
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
S2
具体为，设置卫星姿态偏置角度
θ
；步骤
S3
具体为，设置卫星旋转角速度
ω
X
；步骤
S4
具体为，在卫星绕当前轴，以卫星姿态偏置角度
θ
和卫星旋转角速度
ω
X

【专利技术属性】
技术研发人员：杨童，刘建功，杨蕊，石明，魏强，薛丽，梁晓晖，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：