[发明专利]一种基于多波束相控阵天线的卫星自动跟踪系统

说明书

本申请涉及一种基于多波束相控阵天线的卫星自动跟踪系统，其包括天线端和控制端。所述天线端为半球形多波束相控阵天线。

技术领域

本申请涉及一种卫星信号自动跟踪接收方法，属于卫星通信领域，具体涉及一种针对低轨卫星星座的地面自动跟踪接收系统。

背景技术

低轨卫星距离地球近，在对地观测上能获得更精细的观测特征，而且在数据传输上具有低时延的特点，适合组成高速通信卫星星座。为便携地获取卫星下传的实时载荷信息，需要一种地面接收系统持续跟踪卫星获取卫星下发的数据。

低轨卫星因为其轨道特点，表现为轨道周期短，过境时间短，例如轨道高度600公里的低轨倾斜圆轨道卫星过境时间只有十几分钟，移动卫星接收天线需要快速实时跟踪卫星位置变化。特别地，当卫星组成星座时，多颗卫星可能同时入境，卫星天线需要对多颗卫星进行跟踪，并在超出自己可接收数量时，对跟踪的卫星进行筛选。

目前，实现移动卫星通信的天线技术主要有几种：抛物面天线、平板阵列天线和相控阵天线。抛物面天线优点是信号接收能力比较强，并且造价比较低，整套天线设备性价比高，缺点就是要把天线做成蘑菇形，风阻大，天线对准方向需要机械装置调整；平板阵列天线体积小、重量轻、风阻小、安装使用方便，但天线对准方向也需要机械装置调整；相控阵天线由于具有强大的功能，灵活的工作方式，计算机控制的无惯性波束扫描，多波束相控阵天线可以接收多个目标信号，目前已成为许多军用相控阵天线或卫星应用的主要天线形式，为移动过程中捕获和跟踪卫星信号提供灵活性，是目前和未来移动地面站中的主流天线。

目前的移动卫星接收系统主要用于对电视卫星(参见申请号为201610307432.6的中国专利申请“一种移动卫星接收系统”)或者北斗、GPS导航卫星(参见申请号为201410370647.3的中国专利“一种北斗卫星信号的接收系统和方法”)的接收，这些卫星的轨道高度相比低轨卫星要高，而且由于卫星轨道特点或者信号接收目的，地面接收端无需对卫星进行持续跟踪，不适用于本申请所涉及的需持续跟踪的低轨卫星星座。

目前的移动卫星接收系统主要用于接收地球同步卫星信号，在固定平台、车载、舰船上进行使用。具体而言，例如，中国专利申请“一种移动卫星接收系统”(申请号：201610307432.6)提出了基于控制系统、陀螺传感器、电子罗盘、GPS模块、伺服系统的车载卫星接收系统，用机械方法调整天线方向，以适应地面车辆的移动和偏移。该系统用于低轨卫星星座面临如下问题：1、该系统用于对电视卫星进行跟踪，电视卫星处于地球同步轨道，相对地面位置变化小，找到卫星后可认为卫星位置不变，而低轨卫星相对地面位置持续变化，需要相关策略预测卫星飞行轨迹并跟踪卫星位置变化；2、该方法利用机械装置调整卫星天线方向，以适应车辆位置和姿态的变化，调整幅度较小，而低轨卫星过境时俯仰角从0～90度变化，方位角从0～360度变化，机械装置需要在短时间内响应卫星位置变化，并且由于机械运动装置容易出现故障，降低了系统的可靠性；3、该系统天线只能对准一颗卫星，对于境内的多颗卫星无法同时跟踪，对于低轨卫星星座，可能同时多颗卫星入境，该系统难以满足要求。专利“一种北斗卫星信号的接收系统和方法”(申请号：201410370647.3)提出了一种接收北斗信号的系统，可接收多颗卫星信号，但是主要针对北斗信号进行处理，天线未实现对卫星的跟踪。

为此，本领域迫切需要开发一种针对低轨卫星星座的卫星接收系统，能够实现对位置快速变化的可靠跟踪。

发明内容

本申请之目的在于提供一种基于多波束相控阵天线的能够实现对位置快速变化的可靠跟踪的卫星自动跟踪系统。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

本申请提供一种基于多波束相控阵天线的卫星自动跟踪系统，其包括天线端和控制端。

其中，所述天线端为半球形多波束相控阵天线。

在本申请的一种实施方式中，所述天线端配备有多通道信号处理模块。