本发明专利技术公开了一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法及系统，所述方法包括：获得天线位置数据、卫星轨道数据和位保数据；解算出未来时间段内卫星空间轨道位置，对天线指向误差校准后，产生天线引导数据；将所述天线引导数据发布到天线控制单元；所述的天线控制单元根据天线引导数据控制天线指向卫星。其中，所述天线引导数据为任意时刻任意地理位置的天线精确对星所需方位角、俯仰角和极化角的规定格式数据。所述天线控制单元为调节天线方位角、俯仰角的执行机构。本发明专利技术涉及天线跟踪和卫星应用领域，简化天线跟踪系统建设复杂度，缩短建设周期，低成本实现在全天候条件下天线精确对星跟踪功能，适用于高中低轨卫星的天线自动跟踪。天线自动跟踪。天线自动跟踪。
【技术实现步骤摘要】
一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法及系统
[0001]本专利技术属于天线跟踪和卫星应用领域，适用于高、中、低卫星的天线伺服对星跟踪系统的建设，尤其适用于低成本建立全天候、高精度的天线对星跟踪系统。
技术介绍
[0002]由于卫星自然漂移和人为轨控等原因，卫星通信地面站的天线常常不能准确对准卫星，因此需要配备天线伺服跟踪设备，采取相应的跟踪技术，保证天线能够准确地对准卫星，使应用系统能够正常工作。
[0003]目前国内C、Ku波段静止轨道卫星通信地面站主要采用步进跟踪系统，Ka波段静止轨道高通量卫星通信地面站主要采用单脉冲跟踪系统。步进跟踪系统通过控制天线方位角、俯仰角交替转动，找寻接收信号最大点从而逐步对准卫星。在步进跟踪过程中，天线始终在对准卫星的方向周围不断摆动，跟踪速度慢、时间长。由于信号最大点附近电平变化小，因而跟踪精度不高。单脉冲跟踪系统通过比较接收和差支路信号的相位差，计算天线偏离卫星的角度，驱动天线对准卫星。单脉冲跟踪精度较高，但需要多路跟踪通道，馈源复杂，系统建设成本很高，后期维护困难，维护成本高。以上两种方法均需要通过电平寻找信号最大点，而这个过程易受到外界电磁环境的影响，所以：以上两种闭环跟踪系统由于自身技术原因都不可避免存在跟踪效果受到外界电磁环境的影响，在强电磁干扰或强降雨场景下，出现跟踪精度降低严重时甚至会跟丢卫星。此外在风扰的情况下，以上两种跟踪系统还会出现不停控制天线摆动现象，导致天线机械磨损加剧，天线使用寿命缩短。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于高精定轨和卫星轨控预补偿技术的全天候、高精度、高性价比天线快速对星跟踪方法，使地面天线具备快速高精度对星跟踪能力，为提升卫星应用质量、降低地面天线建设成本和运维成本提供基础技术支撑。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，包括：
[0007](1)记录天线位置数据；
[0008](2)控制天线面，使天线对准目标卫星，记录天线对准目标卫星时的天线实测跟踪数据；
[0009](3)对目标卫星进行卫星轨道测定，获取卫星轨道测定数据；
[0010](4)使用卫星轨道测定数据、天线位置数据、天线实测跟踪数据，结合卫星轨控预补偿算法，解算得到天线引导数据；
[0011](5)将天线引导数据进行封装和加密后，通过网络传输到天线控制单元；
[0012](6)天线控制单元对天线引导数据进行解密和数据校验，若数据正确进行下一步，若错误重新请求数据；
[0013](7)天线控制单元根据天线引导数据控制天线实时指向卫星；
[0014]按照给定频率重复(3)
‑
(7)步骤，以使天线保持实时精密对星跟踪。
[0015]所述步骤(4)包括：(41)使用卫星轨道测定数据，结合卫星轨控预补偿算法，解算出某时间段内卫星轨道运动数据；
[0016](42)使用卫星轨道运动数据和天线位置数据，解算出某时间段内天线理论指向数据；
[0017](43)使用天线实测跟踪数据与天线理论指向数据进行对比计算，解算得到天线指向误差数据；
[0018](44)使用天线理论指向数据和天线指向误差数据，解算得到天线引导数据。
[0019]所述步骤(1)中，天线位置数据包括天线所在的经度、纬度和高度数据。
[0020]所述步骤(2)中，可通过手动控制天线面转动跟踪卫星或使用天线自跟踪方式跟踪卫星；
[0021]所述的天线实测跟踪数据包括时间信息、天线方位角信息、天线俯仰角信息、天线极化角信息。
[0022]所述步骤(3)中，目标卫星轨道测定方式可通过测轨站(或其他卫星轨道测定方式)对卫星进行测定轨，所述的卫星轨道测定数据为J2000坐标系下卫星开普勒或直角坐标系瞬根数。
[0023]所述步骤(41)中，使用卫星轨道测定数据推演得到某时间段内卫星自然漂移的轨道位置及速度数据；
[0024]根据人工制定，获得位保控制数据，所述位保控制数据包含卫星“径、切、法”三方向卫星速度增量和位保历元时刻；
[0025]根据卫星轨控预补偿算法和位保控制数据，对某时间段内卫星自然漂移的轨道位置及速度信息进行补偿计算，得到某时间段内卫星轨道运动数据。
[0026]所述步骤(42)中，使用卫星轨道运动数据和天线位置数据，计算某时间段内卫星在测站坐标系下的角度信息，得到天线理论指向数据；所述的天线理论指向数据包括时间信息、天线方位角信息、天线俯仰角信息和天线极化角信息。
[0027]所述步骤(43)中，天线指向误差数据为系统级误差，将天线实测跟踪数据与天线理论指向数据的时间信息对齐，根据两者数据中方位角、俯仰角和极化角指向的误差获得天线指向误差数据；
[0028]所述的天线指向误差数据具体为方位角、俯仰角和极化角指向误差，所述的方位角指向误差为各时间点方位角差值的平均值，所述的俯仰角指向误差各时间点俯仰角差值的平均值，所述的极化角指向误差各时间点极化角差值的平均值。
[0029]所述步骤(44)中，使用天线指向误差数据对天线理论指向数据进行修正，得到天线引导数据；所述的天线引导数据是某段时间内天线精确对星所需方位角、俯仰角和极化角的固定格式数据；
[0030]所述的天线控制单元为调节天线转动的控制机构。
[0031]所述步骤(7)中，天线控制单元采用时统设备进行授时，保持系统内时间同步；天线控制单元识别天线引导数据，并根据时统设备授时的时间按照天线引导数据控制天线指向位置。
[0032]所述给定频率满足：任意相邻两个步骤(3)
‑
(7)的循环获得的天线引导数据的时间连续。
[0033]一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现系统，包括：
[0034]卫星测定轨单元，用于对目标卫星进行卫星轨道测定，获取卫星轨道测定数据，并将卫星轨道测定数据发送给数据解算系统；
[0035]数据引导单元，用于向数据解算单元输入天线位置数据、天线实测跟踪数据；
[0036]数据解算单元，结合天线位置数据、天线实测跟踪数据、并基于卫星轨道测定数据和轨控预补偿算法，解算得到天线指向误差数据并传输到天线控制单元；
[0037]天线控制单元，采用授时设备进行授时，根据天线引导数据控制天线实时指向卫星。
[0038]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0039](1)本专利技术由于采用轨道解算数据与天线控制单元协同工作的模式，与传统天线跟踪方法对比，在引导天线过程不需卫星信标信号数据参与计算，有效避免了天线跟踪卫星受电磁环境和气候环境的影响，提高了天线对星跟踪的抗干扰能力。
[0040](2)本专利技术通过测定轨和卫星轨控预补偿算法，可以保持天线引导数据长期有效，比以往天线对星引导方法稳定性更好，对星效率更高，大幅提升的天线对星可靠性和精本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，其特征在于：包括(1)记录天线位置数据；(2)控制天线面，使天线对准目标卫星，记录天线对准目标卫星时的天线实测跟踪数据；(3)对目标卫星进行卫星轨道测定，获取卫星轨道测定数据；(4)使用卫星轨道测定数据、天线位置数据、天线实测跟踪数据，结合卫星轨控预补偿算法，解算得到天线引导数据；(5)将天线引导数据进行封装和加密后，通过网络传输到天线控制单元；(6)天线控制单元对天线引导数据进行解密和数据校验，若数据正确进行下一步，若错误重新请求数据；(7)天线控制单元根据天线引导数据控制天线实时指向卫星；按照给定频率重复(3)
‑
(7)步骤，以使天线保持实时精密对星跟踪。2.根据权利要求1所述的一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，其特征在于：所述步骤(4)包括：(41)使用卫星轨道测定数据，结合卫星轨控预补偿算法，解算出某时间段内卫星轨道运动数据；(42)使用卫星轨道运动数据和天线位置数据，解算出某时间段内天线理论指向数据；(43)使用天线实测跟踪数据与天线理论指向数据进行对比计算，解算得到天线指向误差数据；(44)使用天线理论指向数据和天线指向误差数据，解算得到天线引导数据。3.根据权利要求1所述的一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，其特征在于：所述步骤(1)中，天线位置数据包括天线所在的经度、纬度和高度数据；步骤(2)中，可通过手动控制天线面转动跟踪卫星或使用天线自跟踪方式跟踪卫星；所述的天线实测跟踪数据包括时间信息、天线方位角信息、天线俯仰角信息、天线极化角信息。4.根据权利要求1所述的一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，其特征在于：所述步骤(3)中，目标卫星轨道测定方式可通过测轨站(或其他卫星轨道测定方式)对卫星进行测定轨，所述的卫星轨道测定数据为J2000坐标系下卫星开普勒或直角坐标系瞬根数。5.根据权利要求2所述的一种高性价比全天候天线精密对星跟踪实现方法，其特征在于：所述步骤(41)中，使用卫星轨道测定数据推演得到某时间段内卫星自然漂移的轨道位置及速度数据；根据卫星轨控预补偿算法和位保控制数据，对某时间段内卫星自然漂移的轨道位置及速度信息进行补偿计算，得到某时间段内卫星轨道运动数据；所述位保控制数...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨学猛，李修贤，张振宇，张哲晓，冯朝辉，张春辉，施永新，盖琦超，马晓亮，张宗庭，梁源，李凌霄，王楠，宋铮，
申请(专利权)人：中国卫通集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。