[发明专利]星载点波束天线对地指向精度评估系统

说明书

本发明提供了一种星载点波束天线对地指向精度评估系统，包含以下模块：输入预处理模块：对卫星遥测数据进行处理，获得时间码一致数据；坐标转换矩阵计算模块；对时间码一致数据进行处理，获得坐标转换矩阵；理论指向计算模块：根据时间码一致数据与坐标转换矩阵，得到天线对地的理论指向；实际指向计算模块：根据时间码一致数据与坐标转换矩阵，得到天线对地的实际指向；指向精度评估模块：根据天线对地的理论指向与天线对地的实际指向，计算得到指向误差。本发明能够评估天线指向精度，适用于地面测试中卫星的点波束天线指向精度评估。

技术领域

本发明涉及卫星天线领域，具体地，涉及一种星载点波束天线对地指向精度评估系统，特别是一种适用于地面测试的星载点波束天线对地指向精度评估系统，适用在地面测试阶段利用星上遥测数据对卫星点波束天线的指向精度进行评估。

背景技术

卫星天线是卫星与地面通讯的关键部件之一，用来实现高速数据向地面站的传输，是卫星实现星地数据可靠传输的关键技术之一。随着航天任务需求的不断提高，对天线的指向跟踪能力提出了越来越高的要求，要求卫星系统能够按照指令调整天线指向方向，跟踪目标，以便捕获地面制定区域的信号。同时，随着我国航天技术的快速发展，高分辨率卫星遥感器获取的数据量越来越大，卫星在轨工作寿命也越来越高，卫星对天线的数据传输能力、波束覆盖能力^[1]、指向精度和工作寿命等要求也随之提高。星载天线作为在卫星与地面站之间进行通信时，需要精确指向目标，才能保证信号接收始终处于最佳接收状态。天线的指向精度已成为天线的一个最重要性能指标，其指标为卫星通信系统设计是否满足要求的至关重要内容，如果精度达不到要求，会直接影响到天线的使用，进而无法完成预定的任务^[2]。

目前对星载天线的研究，包括对新型组合天线的研究^[3]，天线指向机构伺服控制器的设计与研究^[4]，天线波束设计研究^[5]，天线指向精度对星地数传链路的影响分析^[6]等，对天线自身设计和其对链路的影响研究较多。而天线指向精度的研究则是从天线机构制造误差、安装误差、传动误差^[7]、结构变形和实验方法等方面来确定误差来源，进而分析计算出天线指向静态精度，关于天线系统动态指向精度研究较少，更缺乏一个系统的从遥测角度出发的点波束天线指向精度的地面测试评估模型。利用在地面测试过程中星上遥测数据得出的对于天线指向精度的评估模型，既能够评价天线的指向动静态精度，同时从遥测数据出发分析又具有指向精度评价的真实性。鉴于点波束天线指向精度的高要求和重要性，一个系统科学的地面测试阶段利用星上遥测数据计算的星载点波束天线对地指向精度的评估模型是十分必要的。

[1]张文会.星载对地数传天线结构设计分析与试验[D].西安电子科技大学,2013(6)

[2]游斌弟.星载天线动态指向精度动力学分析与控制[D].哈尔滨工业大学,2011(3)

[3]叶云裳.用于遥感卫星数传的新型波导阵列组合天线[J].宇航学报,2003,24(6):555-562

[4]葛悦.卫星数传天线指向机构伺服控制器的设计与研究[D].上海交通大学,2013(4)

[5]叶云裳,李全明.资源一号卫星X波段IR-MSS数传天线[J].宇航学报,2001,22(6):1-9

[6]鲁帆,郑小松.Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析[J].航天器工程,2016,25(6):61-68

[7]孙京,马兴瑞,于登云.星载天线双轴定位机构指向精度分析[J].宇航学报,2007,28(3):545-550

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载点波束天线对地指向精度评估系统。

根据本发明提供的星载点波束天线对地指向精度评估系统，包含以下模块：