[发明专利]深空探测在轨判断高增益天线指向的系统及方法

说明书

本发明提供一种深空探测在轨判断高增益天线指向的系统及方法，涉及深空探测航天器无线电通信技术领域，该方法包括：卫星接收模块：包括低增益天线、带二维驱动机构的高增益天线、第一深空应答机以及第二深空应答机；深空站模块：包括大口径天线、基带设备以及转发装置；地面数据处理中心：包括遥测监视设备、数据库以及数据处理工具。本发明能够大幅提高了判断的准确性；在巡航状态下不需要额外的地面操作和星上调姿，可以实现实时监控。

技术领域

本发明涉及深空探测航天器无线电通信技术领域，具体地，涉及一种深空探测在轨判断高增益天线指向的系统及方法。

背景技术

执行深空探测任务的航天器为了实现超远距离的测控通信，一般会配备大口径窄波束的抛物面高增益天线，在巡航状态下，高增益天线和低增益接收天线同时对地。由于二维机构指向精度的问题，常常需要对高增益天线进行在轨标定。在远地情况下，可以忽略地球半径，将地球当做一个质点进行数学建模，天线标定的常用方法是通过十字扫描或者螺旋扫描的方式，由地面站通过下行接收信号强弱判定高增益天线指向是否精确。该方法需要通过地面干涉星上姿态的手段控制天线的指向，操作流程较为复杂，大大增加了星上的风险。

公开号为CN111755824A的发明专利，公开了一种用于小倾角GEO卫星天线覆盖区补偿的天线控制方法，首先卫星通过在轨自主实时指向时机的计算，在无地面干预情况下，启动天线指向计算，并自主输出天线波束指向规划角，驱动天线转动机构，实现典型位置的波束指向微调，继而实现覆盖区域的调整。该文主要是通过卫星在轨自主实时计算指向时机，自主进行驱动角规划，从而实现区域覆盖。与本文中提出的根据在轨遥测值，通过人工处理判断不一样。

公开号为CN111891402A的发明专利，公开了一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，该方法的步骤包括：S1、在长期稳态飞行基准下，若高增益天线驱动异常，GNC根据最后一拍高增益天线驱动角，计算高增益天线对地指向目标姿态，自主规划机动路径机动至高增益天线对地指向目标姿态；S2、根据S1中的目标姿态计算，GNC根据器上飞轮力矩及角动量约束，自主进行路径规划，并计算机动路径过程中的控制四元数及控制用角速度；S3、若仍然无通信建立，则进入绕对日轴慢旋状态。该文主要是在高增益指向异常后，通过GNC记录在轨最后一拍高增益天线驱动角遥测，进行自主路径规划驱动。与本文中提出的正常在轨判断高增益指向不一样。

公开号为CN110441758B的发明专利，公开了一种星载线阵多波束测高激光雷达的在轨几何定标方法，包括：输入初始定标参数至星载线阵多波束测高激光雷达几何模型，计算各激光探测单元对应的激光足印初始坐标；估算激光足印的平面偏差大小及方向；根据激光足印初始坐标及激光足印的平面偏差大小及方向，确定激光足印初始坐标对应的激光足印控制点坐标；利用各激光探测单元对应的激光足印初始坐标与激光足印控制点坐标之间的差值，计算各激光探测单元的测距校正参数；根据激光足印控制点坐标求解激光足印的整体位置偏差，再由整体位置偏差得到星载线阵多波束测高激光雷达的整体姿态校正参数。该方法是通过激光探测实现参数修正，不涉及在轨抛物面天线指向判断。

公开号为CN112362080A的发明专利，公开了一种航天器天线在轨指向标定的器地数据同步偏差确定方法，包括：获取航天器高增益天线指向扫描时的扫描角度，以及在高增益天线指向扫描时地面测控设备测量的功率数据；其中，扫描角度采用航天器时标，功率数据采用地面时标；对扫描角度和功率数据的同步偏差进行粗搜索，得到第一偏差结果；根据第一偏差结果，对扫描角度和功率数据的同步偏差进行精搜索，得到器地数据同步偏差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种深空探测在轨判断高增益天线指向的系统及方法。

根据本发明提供的一种深空探测在轨判断高增益天线指向的系统及方法，所述方案如下：

第一方面，提供了一种深空探测在轨判断高增益天线指向的系统，所述系统包括：