[发明专利]低轨卫星地面站天线的跟踪装置及其应用方法

权利要求书

1.一种低轨卫星地面站天线的跟踪装置，其特征在于，包括：

星历预报单元，其上连接有与低轨卫星通信连接以接收星历的星历接收机；

与星历预报单元通信连接的跟踪控制单元，其上连接有GPS和/或北斗定位单元和惯性测量单元；

与跟踪控制单元通信连接的伺服控制单元，其上设置有与地面站天线相配合的天线驱动组件及框架组件；

其中，所述框架组件被配置为包括与天线相配合的底座，所述底座被配置为呈锥筒状的双层空心结构，所述底座的上部、底部分别设置有注沙口、出沙口；

还包括应用跟踪装置的方法，包括：

步骤一，星历预报单元依据初始T₀时刻的卫星轨道参数数据，经过计算得出经t时刻后轨道的卫星轨道坐标，经坐标转换解算以得到卫星在地球坐标系中位置参数；

步骤二，跟踪控制单元基于地面站和卫星t时刻的位置参数，以及天线当前的姿态解析信息进行迭代运算，以得出天线相对卫星的实时指向角；

在步骤一中，所述卫星轨道参数通过GPS定位自身位置，接收广播的卫星信息或手动输入中的方式以得到，并在得到卫星初始时刻的轨道参数数据后，执行相应的轴框架机构初始化归零动作；

所述卫星轨道参数包括：卫星椭圆轨道的半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、轨道升交点赤经Ω、近地点角距ω、卫星平近地点角M，这6个参数共同定义了卫星相对地球的位置；

其中：a、e、Ω、i规定了卫星的运行轨道平面，ω规定了轨道平面内椭圆的方位，而M规定了卫星相对近地点的位置；

其中，实时平近地点角M_t的计算公式如下所示：

上式中，μ＝3.986005×10¹⁴m³/s²为地球引力常数，fix表示取整运算，M_t取值范围为[0°,360°)。

2.如权利要求1所述的低轨卫星地面站天线的跟踪装置，其特征在于，还包括：

与跟踪控制单元通信连接的载波跟踪单元，其通信连接有载波或信波接收机；

与伺服控制单元通信连接的位置检测单元。

3.如权利要求2所述的低轨卫星地面站天线的跟踪装置，其特征在于，所述星历预报单元、载波跟踪单元、伺服控制单元上分别设置有与跟踪控制单元相配合的第一CPU、第二CPU、第三CPU；

所述跟踪控制单元上设置有MCU及控制器。

4.如权利要求1所述的低轨卫星地面站天线的跟踪装置，其特征在于，所述天线驱动组件包括与天线相配合的方位电机、俯仰电机及横滚电机；

所述框架组件还包括与天线相配合的两轴A/E或三轴的A/E/R轴框架机构；

其中，所述方位电机、俯仰电机、横滚电机及测角装置被配置在机构框架轴上；

所述底座被配置为呈倒锥形结构，且所述底座的顶部设置有与底面相配合的安装面，且底面与安装面的边缘之间通过间隔预设距离的多条筋条进而连接。