[发明专利]一种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法

权利要求书

1.一种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法，其特征在于，利用星上标校波束形成设备、地面标校站、控制中心和卫星测控站来实现，其中星上标校波束形成设备用于在轨产生含有卫星姿态的多波束标校信号，并发送至地面标校站，多波束标校信号等功率交叠点与地面标校站的位置误差用于计算卫星姿态的偏差，从而达到星地一体化标校的目的；地面标校站用于接收星上产生的标校信号，并测量波束指向偏差，控制中心用于分析指向偏差，从而确定是否进行姿态调整，卫星测控站用于形成姿态调整指令并注入卫星进行在轨姿态调整；星上标校波束形成设备包括星上波束标校信号源、波束标校处理器、标校波束幅相加权网络及标校波束发射通道；具体包括以下步骤：

S1，星上波束标校信号源产生标校信号，标校信号依次通过波束标校处理器和标校波束幅相加权网络，完成标校信号的幅度相位加权，然后标校信号经过天线面形成标校波束，每组标校信号形成S、N、W、E共4个标校波束，并使标校波束的等功率交叠点指向地面标校站；

S2，地面标校站接收星上标校波束形成设备发射的标校信号，测量其天线波束指向的俯仰角和方位角与处于理想姿态卫星的波束指向俯仰角和方位角之间的测量误差，并标注时间标记；

S3，地面标校站将俯仰角和方位角的角度测量误差通过地面通信链路或卫星通信链路传输到控制中心；

S4，控制中心对地面标校站得到的角度测量误差进行分析，判断当前卫星指向与理论值的偏差量是否超出卫星指向容差阈值，如果没有超出则不再进行卫星姿态调整，否则继续执行S5步骤；

S5，控制中心根据地面标校站测量结果，计算波束指向偏差补偿参数并送到卫星测控站；

控制中心根据步骤S4中计算获得的卫星实际指向与理论值的偏差量，即波束俯仰角和方位角的理论误差，得到波束指向偏差补偿参数，并将波束指向偏差补偿参数发送至卫星测控站；波束指向偏差补偿参数通过比较测量误差和理论误差获得，即：

其中，C_el、C_az分别为波束俯仰角和方位角的指向偏差补偿参数，ΔP_el和ΔP_az分别为俯仰角和方位角的测量误差，k_t,el、k_t,az分别为方位角和俯仰角理论校正因子；

S6，卫星测控站根据波束指向偏差补偿参数形成上注指令，在注轨之前将注轨生效时间告知卫星姿态控制系统；

S7，卫星测控站将波束指向偏差补偿参数上注到卫星姿态控制系统，卫星姿态控制系统根据其收到的波束指向偏差补偿参数，进行卫星姿态调整，随后返回步骤S1。

2.如权利要求1所述的星地一体化的高精度卫星多波束标校方法，其特征在于，所述的步骤S2，地面标校站接收天线位于点O，当S、N、W、E四个标校波束的等功率交叠点O'与点O重合，在点O处接收到四个波束的功率电平相等；当四个波束的等功率点O'与点O不重合，则在点O处接收到四个波束的功率电平有差异，根据4个功率电平的差值大小，计算出标校波束等功率点O'与点O的角度测量误差；

对于标校波束等功率点O'与点O的角度测量误差计算，采用归一化差分指向误差测量方法，设东向波束测量功率值为E²，西向波束测量功率值为W²，南向波束测量功率值为S²，北向波束功率测量值为N²，则俯仰角的测量误差为：

方位角的测量误差为：

其中，ΔP_el和ΔP_az分别为俯仰角和方位角的测量误差，k_p,az和k_p,el分别为方位角和俯仰角测量校正因子。

3.如权利要求1所述的星地一体化的高精度卫星多波束标校方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包括：

S41,控制中心获取卫星轨道参数及姿态参数数据；

S42,计算卫星波束俯仰角和方位角的理论误差；卫星波束俯仰角和方位角的理论误差的计算公式为：

其中，ΔT_el、ΔT_az分别为俯仰角和方位角理论误差，k_t,el、k_t,az分别为方位角和俯仰角理论校正因子，D_el、D_az分别为俯仰角和方位角实际值与理想值之间的角度差；

S43,将地面标校站测得的角度测量误差与计算获得的理论误差进行比较，获得当前卫星指向与理论值的偏差量；

S44,判断偏差量是否超出卫星指向容差阈值，若未超出则当前卫星姿态满足要求，不再进行卫星姿态调整，否则继续执行S5步骤。