【技术实现步骤摘要】
本公开涉及卫星导航通信，尤其涉及一种导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法。
技术介绍
1、卫星导航通信系统的地面主控站普遍采用大孔径的抛物面天线与卫星进行信号收发，天线对卫星的指向精度很大程度上影响着卫星信号的收发质量，在确定天线的指向时往往是基于某个基准点来计算的。对于导航通信地面站而言，普遍采用大口径的抛物面天线，抛物面天线的电磁辐射场不是理想的球面波，在实际应用中为了使其与抛物面焦点重合，以便获得最大的天线增益，仍然需要确定一个近似的相位中心，然而天线的相位中心会随着目标卫星的移动而随时发生变动，不利于天线的指向计算以及空间星地几何距离的计算。
2、为提升地面站抛物面天线对卫星的指向精度和空间星地几何距离的准确度，尤其在转发式卫星导航系统中，计算导航上行伪矩修正量，在构建虚拟卫星原子钟时，星地几何空间矩的精确度在伪距修正和提升定位精度方面具有决定性的作用。
3、鉴于此，在计算天线的方位俯仰指向和星地几何距离时，可以选择抛物面的旋转中心作为地面站的基准点，对于固定的地面站而言，此旋转中心的坐标是一个固定点，对于移动的地面站而言，此旋转中心的坐标会随参考点的变化而变化，然而参考点的坐标和旋转中心的坐标相对是固定的，但是不管是固定站还是移动站，抛物面天线的旋转中心都是一个悬在空中的空间虚拟点，没有物理实体结构，不易通过仪器测量的方式获得，只能通过计算的方式来测定。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、有鉴于此，为了提升地面站抛物面天线对
3、(二)技术方案
4、为达到上述目的，本公开提供了一种导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，该方法包括：
5、步骤s1：确定天线的相位中心坐标；
6、步骤s2：通过相位中心与旋转中心的距离相等，利用最小二乘法计算出天线的旋转中心。
7、上述方案中，步骤s1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
8、步骤s11：计算出天线的方位角和俯仰角；
9、步骤s12：通过方位角和俯仰角，计算出天线的相位中心坐标。
10、上述方案中，步骤s11中所述计算出天线的方位角和俯仰角，包括：
11、步骤s111：通过gnss导航系统确定地面站天线标校点在地心地固坐标系中的位置坐标p(a0，b0，c0)及地理坐标系中的经度为λ，纬度为其中地面站包括固定站和移动站；
12、步骤s112：将地心地固坐标系平移、旋转至以标校点位置坐标p(a0，b0，c0)为坐标原点的地平坐标系；
13、步骤s113：抛物面天线的方位轴与构建的直角坐标系中的z轴是重合的，天线的地基与天线连接的平面是水平的，当天线工作于北半球，且和定轨卫星通信时，天线的转动范围以正南方向为基准；
14、步骤s114：将目标卫星的坐标s(x0，y0，z0)转化为以标校点p(a0，b0，c0)为圆心的北天东局部坐标系中的坐标为：
15、
16、步骤s115：计算以标校点为坐标原点的地平坐标系下，天线的方位角θaz和俯仰角θel；
17、θaz＝arctan(z‘’0/x‘’0) (2)
18、
19、其中，(x‘’0 y‘’0 z‘’0)为目标卫星在标校点p(a0，b0，c0)为圆心的北天东局部坐标系中的坐标，方位角θaz的物理含义为标校点与目标卫星连线在水平面上的正投影线与正北方向的顺时针夹角，俯仰角θel的物理含义为标校点与目标卫星连线与水平线的夹角。
20、上述方案中，在步骤s112中所述的将地心地固坐标系平移、旋转至以标校点位置坐标p(a0，b0，c0)为坐标原点的地平坐标系中，正南水平方向为x轴方向，正东方向为y轴方向，垂直向上的方向为z方向，建立直角坐标系，构建新的局域坐标系，包括以下步骤：
21、步骤s1121：将地心按照标校点的地心地固坐标，平移至标校点处，此时，坐标原点由地心平移至了标校点处；
22、步骤s1122：上述坐标系绕z轴逆时针旋转λ+90°；
23、步骤s1123：上述坐标系绕x轴逆时针旋转至此，得到在标校点p(a0，b0，c0)为原点的东北天坐标系；
24、步骤s1124：东北天坐标系绕z轴逆时针旋转90°；
25、步骤s1125：上述坐标系绕x轴逆时针旋转90°；至此，得到在标校点p(a0，b0，c0)的北天东坐标系，获得标校点p(a0，b0，c0)处的局域坐标系。
26、上述方案中，步骤s12中所述通过方位角和俯仰角，计算出天线的相位中心坐标，包括：
27、步骤s121：根据天线的设计结构，获得天线俯仰轴在水平面上的投影到p(x0，y0，z0)点的距离为l1，矢量表示为在垂直方向上的投影到p(x0，y0，z0)点的距离为l2，矢量表示为天线相位中心到天线俯仰轴的距离为l3，矢量表示为其表达式由式(4)给出；
28、
29、其中，为以位置坐标p(a0，b0，c0)为原点的北天东局部地平坐标系下，待求的天线相位中心在xyz方向上的单位向量。
30、步骤s122：根据向量定义，解算出在以位置坐标p(a0，b0，c0)为原点的北天东局部地平坐标系下，天线的相位中心的坐标；
31、
32、其中，l1表示为位置原点坐标p(a0，b0，c0)点到天线俯仰轴在水平面上的投影线的距离，l2表示为位置原点坐标p(a0，b0，c0)点到天线俯仰轴在垂直面上的投影线的距离，l3表示为位置原点坐标p(a0，b0，c0)点到天线俯仰轴的距离，θaz为天线的方位角，θel为天线的俯仰角。
33、上述方案中，步骤s1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
34、步骤s101：测量抛物面上的m点坐标，获得该m点的极坐标；
35、步骤s102：根据相位中心到m点相对于相位中心到原点连线的夹角，计算出m点法向向量；
36、步骤s103：根据m点坐标及法向向量计算出相位中心在xz平面、zy平面及xy平面的投影坐标；以及
37、步骤s104：根据最小二乘曲面拟合获得天线的相位中心坐标。
38、上述方案中，步骤s101中所述测量抛物面上的m点坐标，获得该m点的极坐标，包括：
39、步骤s1011：以天线反射器抛物面的顶点为原点，抛物面天线正东方向为x轴，正北方向为y轴，朝天方向为z轴，构建局域坐标系；
40、步骤s1012：在抛物面上确定一个反射点m的坐标，转为为局域坐标系下的坐标，m点于相位中心的距离为rf，表示为：
41、
42、该抛物面用极坐标是表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S11中所述计算出天线的方位角和俯仰角，包括：
4.根据权利要求3所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，在步骤S112中所述的将地心地固坐标系平移、旋转至以标校点位置坐标P(a0，b0，c0)为坐标原点的地平坐标系中，正南水平方向为X轴方向，正东方向为Y轴方向，垂直向上的方向为Z方向，建立直角坐标系，构建新的局域坐标系，包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S12中所述通过方位角和俯仰角，计算出天线的相位中心坐标，包括：
6.根据权利要求1所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
7.根据权利要求6所述的导航通信抛物面
8.根据权利要求7所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S102中所述根据相位中心到M点相对于相位中心到原点连线的夹角，计算出M点法向向量，包括：
9.根据权利要求8所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S103中所述根据M点坐标及法向向量计算出相位中心在xz平面、zy平面及xy平面的投影坐标，包括：
10.根据权利要求9所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S104中所述根据最小二乘曲面拟合获得天线的相位中心坐标，包括：
11.根据权利要求1所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S2中所述通过相位中心与旋转中心的距离相等，利用最小二乘法计算出天线的旋转中心，包括：
12.根据权利要求11所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤S22中所述根据最小二乘法对方程组(6)解算，得到在位置坐标P(a0，b0，c0)为原点的北天东局部地平坐标系下，天线旋转中心的位置坐标(x，y，z)，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤s1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤s11中所述计算出天线的方位角和俯仰角，包括：
4.根据权利要求3所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，在步骤s112中所述的将地心地固坐标系平移、旋转至以标校点位置坐标p(a0，b0，c0)为坐标原点的地平坐标系中，正南水平方向为x轴方向，正东方向为y轴方向，垂直向上的方向为z方向，建立直角坐标系，构建新的局域坐标系，包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤s12中所述通过方位角和俯仰角，计算出天线的相位中心坐标，包括：
6.根据权利要求1所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步骤s1中所述确定天线的相位中心坐标，包括：
7.根据权利要求6所述的导航通信抛物面天线旋转中心的测定方法，其特征在于，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡正群，张杰，张丽荣，张亚琨，崔君霞，马利华，庞峰，李婧华，杜晓辉，范江涛，李圣明，胡超，艾国祥，侯金爽，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
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。