星间链路天线扫描捕获装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种星间链路天线扫描捕获装置及方法，其中，装置包括：轨道预报模块，预报天线参数；扫描参数设置模块，得到扫描参数；最大捕获时间计算模块，根据天线参数得到两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，限定两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，对两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；第二扫描策略模块，在最大捕获时间内两颗卫星天线不能成功捕获时，两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。该装置可以有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。

Inter satellite link antenna scanning acquisition device and method

The invention discloses a device and method of acquisition link inter satellite antenna scanning the device includes orbit prediction module, prediction of antenna parameters; scanning parameter setting module, scan parameters; the maximum acquisition time calculation module, according to the antenna parameters obtained two satellite antenna rotation in the opposite direction to scan the entire area of uncertainty the time required; the timer module, defines two satellites antenna rotation scanning time; the first scanning strategy module, scanning the two satellite antenna in the opposite direction of rotation, and to determine the successful capture; second scanning strategy module, the maximum capture time two satellite antenna can not successfully capture each other. Two antenna satellite antenna according to the constant line speed back to the orbit prediction direction, and rotation of a satellite antenna according to the only way Scan and determine whether to capture successfully. The device can effectively reduce the acquisition time and improve the probability of successful capture in a short time.

【技术实现步骤摘要】
星间链路天线扫描捕获装置及方法
本专利技术涉及星间链路ATP(AcquisitionTrackingandPointing，捕获跟踪瞄准)
，特别涉及一种星间链路天线扫描捕获装置及方法。
技术介绍
星间链路ATP技术用于两颗卫星需要建立星间链路进行通信时，实现它们的天线快速且精确地对准，精确对准的过程主要分为三个阶段：捕获、跟踪和瞄准。第一阶段天线的捕获是指通信链路的其中一端发射信号，另一端卫星天线先指向轨道预报的对方卫星位置，由于天线指向存在一定误差，需要在此位置附近区域进行搜索，最终成功捕获对方卫星信号；第二阶段天线的跟踪是两颗卫星天线实现信号捕获后，依据轨道预报的位置变化来控制天线跟踪系统，达到两颗卫星之间的天线信号不因轨道运动而中断的目的；第三阶段天线的瞄准是指两颗卫星天线能够稳定地跟踪后进一步调整天线的指向，使天线能够精确对准，更稳定更准确地传输信息。星间链路ATP技术是卫星建立星间链路的关键技术，对卫星能否进行通信和通信的质量十分重要。本专利技术主要研究星间链路ATP技术的第一阶段即两颗卫星天线的捕获。天线的捕获是ATP技术的核心部分，也是建立星间链路过程中所需时间最大的部分，减少两颗卫星天线的捕获时间可增加卫星之间进行通信的时间，增大信息传输量，有效改善星间链路的性能。目前，在星间链路ATP技术中最普遍的天线捕获方法是通信链路其中一端的卫星天线按照一定的轨迹对另一端卫星的天线信号可能出现的区域进行扫描，而另一端卫星的天线不进行扫描，从而完成捕获过程。然而，上述方法虽然可以达到不漏扫的目的，但所需的捕获时间较长，减小了链路的信息传输效率，对一些可见时间较短的卫星之间的信息传输影响较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种星间链路天线扫描捕获装置，该装置可以有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。本专利技术的另一个目的在于提出一种星间链路天线扫描捕获方法。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种星间链路天线扫描捕获装置，包括：轨道预报模块，用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；扫描参数设置模块，用于根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；最大捕获时间计算模块，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，用于限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；第二扫描策略模块，用于在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。本专利技术实施例的星间链路天线扫描捕获装置，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。另外，根据本专利技术上述实施例的星间链路天线扫描捕获装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种星间链路天线扫描捕获方法，包括以下步骤：根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。本专利技术实施例的星间链路天线扫描捕获方法，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。另外，根据本专利技术上述实施例的星间链路天线扫描捕获方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的星间链路天线扫描捕获装置的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的星间链路天线扫描捕获装置的原理示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的天线按阿基米德螺线扫描的轨迹示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的对方卫星天线指向转换到w11本体坐标系流程图；图5为根据本专利技术一个实施例的两颗卫星天线都转动扫描不到的区域示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的捕获时间分布频数直方图；图7为根据本专利技术实施例的星间链路天线扫描捕获方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，包括：轨道预报模块，用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；扫描参数设置模块，用于根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；最大捕获时间计算模块，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，用于限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；以及第二扫描策略模块，用于在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。

【技术特征摘要】
1.一种星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，包括：轨道预报模块，用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；扫描参数设置模块，用于根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；最大捕获时间计算模块，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，用于限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；以及第二扫描策略模块，用于在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。2.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。3.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。4.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。5.根据权利要求1-4任一项所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹亚锋，熊霞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11