[发明专利]航天测控网的测控点频确定方法及装置

说明书

本发明提供了一种航天测控网的测控点频确定方法及装置，航天测控网的测控点频确定方法包括：根据测控设备的配属参数、观测数据以及星载天线视场的遮挡角度生成所述测控设备的测控要素集合；根据所述测控要素集合确定单一时刻的测控点频特征向量；根据所述测控点频特征向量以及测控点频特征向量判定函数确定测控要素集合的点频信息。本发明适用于航天测控网的测控设备信号处理的点频优选处理，能够实现星载天线视场有遮蔽条件下航天器或多航天器组合体的点频优选；而且适用于航天器轨控、调姿等空间机动过程全部或部分处在测控跟踪弧段情况下的点频优选，从而实现测控设备在航天任务全过程的点频优选。

技术领域

本发明涉及航天测控技术领域，具体涉及一种航天测控网的测控点频确定方法及装置。

背景技术

现有技术的航天器的星载测控通信子系统，如图1所示，其配置了2个全向发射天线、2个全向接收天线和4个测控应答机，其中测控应答机1A和1B在点频1工作，测控应答机2A和2B在点频2工作。应答机的发射机和接收机工作频率相干。通常情况下，应答机1A和2B为主份工作，2A和1B为备份工作。2个全向发射天线通常对装于航天器上(比如航天器本体系的+X轴和－X轴方向)，2个全向接收天线也通常对装于航天器上。

其工作原理如下：测控设备根据星载天线对测控设备的覆盖情况，选择相应的点频对航天器加调上行载波。当星载天线A有效波束覆盖测控设备时，测控设备应选择点频1加调上行载波；反之，星载天线B有效波束覆盖测控设备时，测控设备应选择点频2加调上行载波。测控网的测控设备同时接收航天器下行的两个点频测控信号，并根据星载天线有效波束的覆盖性，择“优”处理。

受星载(接收和发射)天线安装位置限制和航天器飞行姿态的影响，部分测控设备在跟踪航天器过程中，航天器对测控设备的有效覆盖天线由接收天线A(或者接收天线B)逐渐过渡到接收天线B(或者接收天线A)，相应测控设备的上行点频由点频1(或点频2)逐渐过渡到点频2(或点频1)，必须进行点频切换。

航天测控网内的测控设备对航天器加调上行载波时，需要根据星载天线与地(或测控设备)有效波束覆盖方向进行匹配，选择相应的点频。为此，参见图2，定义两个角度：

1)定义星载天线波束阈值为δ，δ通常取值为90°；

2)定义星载天线A所对应的机械坐标轴与探测器机械坐标系原点指向测控设备方向夹角为β角。

测控设备可以同时接收航天器两个点频的下行数据，当β＜δ时，则选择点频1的下行数据进行处理，反之，当β≥δ时，则选择点频2的下行数据进行处理。

测控设备同一时刻只能对航天器加调一个点频的上行载波，当β＜δ时，选择点频1对航天器加调上行载波；当β≥δ时，选择点频2对航天器加调上行载波。

航天器在轨道控制或者调姿机动等过程，飞行姿态短时间内迅速改变，引起β角快速变化。此时，单纯依照β角的数值选择点频，会造成测控点频频繁切换。在航天任务实施过程中，为减少点频的切换次数，点频切换时刻和相应点频的选取方法如下：

1)非机动过程，当β＜δ时，配置测控设备点频为点频1，反之，当β≥δ时，则配置测控设备点频为点频2；以β角跨越δ时刻为该设备的点频切换时刻。

2)机动过程，判断在测控设备的跟踪弧段内，特定时刻T₁和T₂的点频是否一致，从而确定该设备在[T₁，T₂]内是否进行点频切换，具体如下：

a)获取特定时刻T₁和T₂。

航天器轨道控制过程。轨控发动机开机前，取惯性调姿开始时刻为T₁，取转入轨控定向时刻为T₂；轨控发动机关机后，取控后调姿开始时刻为T₁，取控后调姿结束时刻为T₂。