[发明专利]一种反射面天线估计卫星位置及精确跟踪的方法

说明书

本发明提出的一种反射面天线卫星位置估计并精确跟踪的方法，该方法区别于目前通信天线单脉冲自跟踪或程序引导跟踪方法，它是控制天线机械轴绕卫星做圆锥扫描来实现的，主要步骤为：驱动天线分别做方位、俯仰扫描，记录扫描时天线的角位置信息以及AGC电压，粗略估计出卫星概位；然后由天线控制单元驱动天线指向卫星概位，并绕概位做圆锥扫描，根据扫描过程中角编码器输出的角度信息以及AGC电压信息，采用数据相关处理及最小二乘法进一步估计出卫星位置，把估计误差送给天线驱动单元，实现天线对卫星指向的修正。如此扫描跟踪下去，可实现对卫星的精确跟踪。

技术领域

本发明涉及通信工程领域，特别是涉及一种反射面天线估计卫星位置并实现精确跟踪的方法。

背景技术

对于深空测控大口径天线来说，其最主要的目的是实现对深空目标的精密跟踪，但是在目标距离测控站非常遥远的时候，天线接收的和信号和差信号强度将会大幅度的衰减，系统合成产生的跟踪误差信号信噪比会下降，利用传统空间探测跟踪中普遍采用的TE21模进行的单脉冲自跟踪时，其跟踪性能将会恶化。为了实现大型深空测控天线对遥远目标的精密跟踪，有必要采用新的跟踪体制对这种情况进行补充。

发明内容

为解决现有技术存在的差通道信号微弱情况下TE21跟踪性能下降的问题，本发明提出一种反射面天线估计卫星位置及精确跟踪的方法。

极大值跟踪方法是在天线控制位置回路增添的一种圆锥扫描运动。由于天线的和增益远大于差增益，并且天线接收的和电平同天线电轴与空间目标的偏离呈高斯分布的特点，所以可以通过极大值跟踪技术来实现对超远距离目标的精密跟踪。通过控制天线几何轴偏离原指向目标方向，并绕原指向目标方向以一定速度扫描，当目标实际位置偏离原指向方向时，接收信号电平会随着天线角位置的变化而改变，圆锥扫描就是根据接收信号电平与角位置信息而估算出空间目标位置的一种扫描运动。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种反射面天线估计卫星位置及精确跟踪的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定天线粗扫范围、圆锥扫描半径、圆锥扫描周期参数；

步骤2：根据天线粗扫范围，控制天线分别做方位、俯仰扫描，根据扫描数据获取卫星概位；并获取天线指向当前卫星概位时的接收信号电平值；

步骤3：通过天线控制单元驱动天线偏离卫星概位，进行圆锥扫描，同时记录方位俯仰角位置信息及接收信号电平值；实现圆锥扫描的过程为：天线控制单元在自身程序引导指令的方位角和俯仰角指令中分别叠加方位偏移指令和俯仰偏移指令，其中方位偏移指令为Az(t)＝δsin(2πt/T)/cos(El(t))，俯仰偏移指令为El(t)＝δcos(2πt/T)；其中δ为步骤1确定的圆锥扫描半径，T为步骤1确定的圆锥扫描周期；

步骤4：在某一圆锥扫描周期内，在t_i＝iΔt时刻，Δt为采样周期，得到估计卫星位置信息的模型为

Δp_i＝gs_ecosωt_i+gs_xsinωt_i+v_i