CN106712827A - 星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置及方法，所述装置包括地面发射终端、无人机、无人机遥控设备、星载数字多波束接收天线、星载接收机、地面综合处理设备、后端数据处理计算机，所述的地面发射终端装载在无人机上，无人机遥控设备通过无线遥控无人机，星载数字多波束接收天线连接星载接收机，星载接收机连接地面综合处理设备，地面综合处理设备分别与无人机遥控设备和后端数据处理计算机连接。本发明解决了同时满足星载数字多波束接收天线近场波束动态跟踪立体测试以及高动态跟踪快速移动目标速率的问题，提高了动态波束指向测试的成功率和动态波束指向准确度，降低了系统数据收发误码率，达到了应用效果。

Description

星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星测试系统，尤其是一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置及方法。

背景技术

随着自适应数字波束形成(DBF)等新技术在卫星通信领域的不断发展，现在很多卫星采用星载数字多波束天线。数字多波束天线可以灵活的通过对天线阵元接收数据进行加权处理以控制天线阵的方向函数,形成各种波束赋形，不但能够有效的抑制干扰，提高有用信号信噪比。自适应数字波束形成(DBF)大都算法复杂、运算量大，对星载数字多波束天线的精确测试提出了更高要求。特别是适用于星载数字多波束接收天线，要求的全空域动态波束指向的准确性和移动目标的动态跟踪稳定性，必须采取更先进的测试设备和技术对卫星进行精确测试，用以模拟该系统的实际应用能力。

在目前国内卫星领域中，卫星通信系统逐渐采用了数字多波束天线技术，其作用范围要覆盖到整个空域。传统天线方向图测试利用天线近场测量系统来测量天线近场的幅度和相位分布,采用二维的方法测出天线方位面和俯仰面的方向图，由近场测试数据推算天线的远场性能完成天线方向图的测量。然而星载数字多波束天线的波束数量多、波束指向要用三维空间特征来表示，其全空域动态波束指向的准确性和移动目标的动态跟踪稳定性必须结合数据通信收发成功率完成立体测试，常规测量无法实现，且会增加系统复杂度和成本。

现有地面测试技术无法同时满足星载数字多波束接收天线近场波束动态跟踪立体测试以及高动态跟踪快速移动目标速率的瓶颈问题，使得通过动态波束指向来测试数据收发的成功率较低，导致动态波束指向准确度差、数据收发误码率高等方面的缺点。本发明就是为了解决上述问题的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置及方法。目前没有发现类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。目前没有发现类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置和方法，通过利用无人机携带发射终端按照规定路径飞行来提高动态波束指向和数据收发误码率的测试精度和准确度。

为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:

一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置，包括：

地面发射终端，用于对原始基带数据进行扩频和调制，通过安装支架固定在无人机上，在飞行过程中，向卫星发射信号；

无人机，用于装载地面发射终端，按照设定路径进行飞行，具备GPS测距、测高、测速功能，并将信息发送给无人机遥控设备；

无人机遥控设备，用于无线遥控无人机，并接收无人机回传的GPS测距、测高、测速、星下点经纬度信息送地面综合处理设备；

星载数字多波束接收天线，用于接收地面发射终端发射的上行数据信号送星载接收机；

星载接收机，用于对所述星载数字多波束接收天线发送的多波束扩频信号进行波束形成、波束捕获与跟踪、解扩解调处理，将恢复出的数据按照对应的数据格式进行识别、存储、转发，并且完成对下行数据进行扩频调制处理和实时输出俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备处理；

地面综合处理设备，用于接收星载接收机发送的星上下发的数据信号并进行解扩解调处理，识别并恢复数据，然后发送到后端处理计算机存储和比对，还用于接收无人机遥控设备发送的信息完成格式识别，然后发送到后端数据处理计算机处理；

后端数据处理计算机，用于接收所述地面综合处理设备送来的经过恢复的数据并分别显示数据内容、误码率比对、计算目标位置标称俯仰角、方位角并与实时输出的方位角、俯仰角比对信息。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，包括如下步骤：

步骤1：首先设置好地面坐标系，并进行设备初始化，对设备状态进行检查，设置为测试前的初始状态；

步骤2：设置无人机的飞行初始位置为0位置，即为星载多波束天线圆心正上方70m的位置，通过无人机遥控设备对遥控无人机进行遥控起飞,悬停在0位置，记录无人机的位置相对0位置的水平距离和高度，此时初始俯仰角、方位角应为(0，0)；

步骤3：通过无人机遥控设备遥控无人机沿设定飞行路径飞行；

步骤4：无人机实时回传飞行高度、距离、测速、星下点经纬度等信息给无人机遥控设备存储，同时传送给地面综合处理设备完成格式识别，送后端数据处理计算机实时计算目标位置标称俯仰角、方位角

步骤5：定时启动地面发射终端完成对原始数据编码、调制；

步骤6：开始发射扩频信号；

步骤7：星载数字多波束接收天线将接收的扩频多波束模拟信号送星载接收机经过模数转换得到数字信号；

步骤8：对得到数字信号进行波束形成、波束捕获、波束跟踪、解调、解码，得到恢复的基带数据；并根据来波指向(DOA)估计结果实时输出俯仰角、方位角，并记录测得的俯仰角、方位角遥测信号；

步骤9：将恢复的基带数据信号和测得的俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备完成格式识别后送后端数据处理计算机；

步骤10：后端数据处理计算机对恢复的基带信号与发射终端得到的原始数据进行误码比对；

步骤11：后端数据处理计算机将计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角进行比对计算角度差，确认动态波束跟踪是否正确；

步骤12：重复步骤2-11，选择不同的无人机飞行路径，重新测试。

其中，所述的设置地面坐标系包括：波束指向的方位角和俯仰角。

其中，所述方位角和俯仰角在圆形平面天线的圆心为坐标原点建立的三维笛卡尔坐标系中定义，具体的，将星载数字多波束接收天线按反射面法线方向垂直于地面并指向冷空状态放置于支架上，圆形平面天线的圆心法线方向为坐标Z轴，以任意阵元与圆心的连线方向为X轴，并指向正北方向，按右手法则建立坐标系；方位角为方向矢量在XY平面的投影和X轴的夹角，俯仰角为方向矢量和XY平面的夹角的余角。

其中，所述的设备初始化包括以下步骤：

步骤4.1：将地面发射终端装载固定在在无人机上，开启进行软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；

步骤4.2：利用无人机遥控设备运行无人机操控软件进行初始化，设置无人机的飞行前初始状态；

步骤4.3：进行星载数字多波束接收系统软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；

步骤4.4：进行地面综合测试设备初始化，准备好接收数据信号和角度遥测信号；

其中，所述的实时计算目标位置标称俯仰角、方位角的具体步骤为：

利用无人机飞行过程中实时回传给遥控设备的飞行高度、水平距离等信息作为已知条件，以星载天线的位置作为基准，按照如下公式可以计算出目标位置标称波束指向俯仰角、方位角

其中，S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，H为无人机飞行的高度。

其中，相对于正北方向，S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，L为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的弧长。

其中，所述的L通过以下步骤计算：

设无人机的星下点经、纬度分别为ζ₁、η₁，则过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点的经、纬度分别为ζ₂、η₂，则弧长L＝Rp·φ；

其中，R_p为地球半径，取6378.14km，φ为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的球心角，单位为弧度(rad)；

球心角φ按如下公式计算：

其中，所述的测试计算机对计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角进行比对计算角度差计算公式为：

其中，c为角度误差，目标位置标称俯仰角、方位角为星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角为

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明创新性的采用被测星载天线与无人机携带的发射终端位置状态倒置，即采用模拟实际卫星在轨飞行时两者以2度/秒的相对运动速度进行数据收发通信实现星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪性能测试；

(2)本发明可采用多台无人机携带的发射终端对星载数字多波束接收天线的动态多波束跟踪性能进行同时测试；

(3)本发明克服了现有地面测试技术无法同时满足星载数字多波束接收天线近场波束动态跟踪立体测试以及高动态跟踪快速移动目标速率的瓶颈问题，使得通过动态波束指向来测试数据收发的成功率较低，导致动态波束指向准确度差、数据收发误码率高等方面的缺点。本发明经过地面各项试验测试以及卫星发射试验的考核，证明其技术方案有效、稳定可靠。本发明解决了现有卫星测试系统的不足，达到了抗干扰能力显著提高，对星载数字多波束接收天线动态波束跟踪测试措施有效，降低了系统数据收发误码率，取得动态波束指向准确度测试成功率高的成果。

(4)本发明所公开的措施方法对各种型号卫星以及其他航天器的系统设计具有一定的通用性，可应用于所有航天飞行器的通信系统。

附图说明

图1为本发明星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置的结构框图。

图2为本发明星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法流程图。

图3为本发明实例中计算目标位置标称俯仰角、方位角的示意图。

图4为本发明实例中第一次测试试验的飞行路径示意图。

图5为本发明实例中第二次测试试验的飞行路径示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置，包括：

地面发射终端101，用于对原始基带数据进行扩频和调制，通过安装支架固定在无人机102上，在飞行过程中，向卫星发射信号；

无人机102，用于装载地面发射终端101，按照设定路径进行飞行，具备GPS测距、测高、测速功能，并将信息发送给无人机遥控设备103；

无人机遥控设备103，用于无线遥控无人机102，并接收无人机102回传的GPS测距、测高、测速、星下点经纬度信息送地面综合处理设备106；

星载数字多波束接收天线104，用于接收地面发射终端101发射的上行数据信号送星载接收机105；

星载接收机105，用于对所述星载数字多波束接收天线104发送的多波束扩频信号进行波束形成、波束捕获与跟踪、解扩解调处理，将恢复出的数据按照对应的数据格式进行识别、存储、转发，并且完成对下行数据进行扩频调制处理和实时输出俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备处理106；

地面综合处理设备106，用于接收星载接收机105发送的星上下发的数据信号并进行解扩解调处理，识别并恢复数据，然后发送到后端处理计算机107存储和比对，还用于接收无人机遥控设备103发送的信息完成格式识别，然后发送到后端数据处理计算机处理107；

后端数据处理计算机107，用于接收所述地面综合处理设备106送来的经过恢复的数据并分别显示数据内容、误码率比对、计算目标位置标称俯仰角、方位角并与实时输出的方位角、俯仰角比对信息。

本具体实施使用时，将地面发射终端101通过安装支架固定在无人机102上，通过无人机遥控设备103遥控无人机102沿设定飞行路径飞行，无人机102实时回传飞行高度、距离、测速、星下点经纬度等信息给无人机遥控设备103存储，同时传送给地面综合处理设备106完成格式识别，送后端数据处理计算机107实时计算目标位置标称俯仰角、方位角定时启动地面发射终端101完成对原始数据编码、调制，开始发射扩频信号。星载数字多波束接收天线104接收地面发射终端101发射的上行数据信号，将接收的扩频多波束模拟信号送星载接收机105经过模数转换得到数字信号，并进行波束形成、波束捕获、波束跟踪、解调、解码，得到恢复的基带数据，并根据来波指向估计结果实时输出俯仰角、方位角遥测信号；将恢复的基带数据信号和测得的俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备106完成格式识别后送后端数据处理计算机107。后端数据处理计算机107对恢复的基带信号与地面发射终端101得原始数据进行误码比对；同时，后端数据处理计算机107将计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收机105实时测得的俯仰角、方位角进行比对计算角度差，确认动态波束跟踪是否正确。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤201：首先设置好地面坐标系，并进行设备初始化，对设备状态进行检查，设置为测试前的初始状态；

所述设置地面坐标系包括：波束指向的方位角和俯仰角是在圆形平面天线的圆心为坐标原点建立的三维笛卡尔坐标系中定义，将星载数字多波束接收天线按反射面法线方向垂直于地面并指向冷空状态放置于支架上，圆形平面天线的圆心法线方向为坐标Z轴，以任意阵元与圆心的连线方向为X轴，并指向正北方向，按右手法则建立坐标系。方位角为方向矢量在XY平面的投影和X轴的夹角，俯仰角为方向矢量和XY平面的夹角的余角；

所述的设备初始化过程如下：

首先将地面发射终端装载固定在在无人机上，开启进行软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；然后利用无人机遥控设备运行无人机操控软件进行初始化，设置无人机的飞行前初始状态；接着进行星载数字多波束接收系统软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；最后进行地面综合测试设备初始化，准备好接收数据信号和角度遥测信号。

步骤202：设置无人机的飞行初始位置为0位置，即为星载多波束天线圆心正上方70m的位置，通过无人机遥控设备对遥控无人机进行遥控起飞，悬停在0位置，记录无人机的位置相对0位置的水平距离和高度。如图1所示，本实施例中0位置初始俯仰角、方位角记为C(0，0)；俯仰角为55°，方位角分别为0°，90°，180°，270°的四点分别记为位置A1(55，0)，位置A2(55，90)，位置A3(55，180)，位置A4(55，270)；

步骤203：通过无人机遥控设备遥控无人机沿设定飞行路径飞行；

步骤204：无人机实时回传飞行高度、距离、测速、星下点经纬度等信息给无人机遥控设备存储，同时传送给地面综合处理设备完成格式识别，送后端数据处理计算机实时计算目标位置标称俯仰角、方位角

所述的实时计算目标位置标称俯仰角、方位角的步骤为：

首先，利用无人机飞行过程中实时回传给遥控设备的飞行高度、水平距离等信息作为已知条件，如图3所示，以星载天线的位置作为基准，本实施例图3中O点为星载数字多波束接收天线中心位置，X轴指向正北方向，A点表示无人机飞经任一位置，B点表示无人机星下点位置，C点表示过无人机星下点B的纬度线与过星载天线中心O点位置的经度线的交点,E点表示地心。

按照如下公式可以计算出目标位置标称波束指向俯仰角、方位角

其中S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，H为无人机飞行的高度。本实施例中S为线段的长度，H为线段的长度。

其中，相对于正北方向，S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，L为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的弧长。本实施例中L为线段的长度。

然后，所述的L为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的弧长,可按照如下方式计算：

设无人机的星下点经、纬度分别为ζ₁、η₁，则过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点的经、纬度分别为ζ₂、η₂，则弧长L＝Rp·φ，

其中，R_p为地球半径，取6378.14km，φ为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的球心角，单位为弧度(rad)。球心角φ按如下公式计算：

步骤205：定时启动地面发射终端完成对原始数据编码、调制；

步骤206：开始发射扩频信号；

步骤207：星载数字多波束接收天线将接收的扩频多波束模拟信号送星载接收机经过模数转换得到数字信号；

步骤208：对得到数字信号进行波束形成、波束捕获、波束跟踪、解调、解码，得到恢复的基带数据；并根据来波指向(DOA)估计结果实时输出俯仰角、方位角，并记录测得的俯仰角、方位角遥测信号；

步骤209：将恢复的基带数据信号和测得的俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备完成格式识别后送后端数据处理计算机；

步骤210：后端数据处理计算机对恢复的基带信号与发射终端得到的原始数据进行误码比对；

步骤211：后端数据处理计算机将计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角进行比对计算角度差，确认动态波束跟踪是否正确；

作为优选，所述的测试计算机对计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角进行比对计算角度差计算公式为：

其中c为角度误差，目标位置标称俯仰角、方位角为星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角为

步骤212：重复步骤202-211，选择不同的无人机飞行路径，重新测试。

本发明的动态波束跟踪测试系统可通过以下的试验结果分析进一步说明：

试验条件：如图4、图5所示，首先设置好地面坐标系，将星载数字多波束接收天线按反射面法线方向垂直于地面并指向冷空状态放置于支架上，坐标系定义为以数字多波束天线圆心为坐标原点，圆形平面天线的圆心法线方向为坐标Z轴，X轴指向正北为方位角0°方向，-X轴指向正南方向方位角180°方向，Y轴指向正西为方位角90°方向，-Y轴指向正东为方位角270°方向。测试中采用符号速率为1600bps，扩频比为2048，数据长度12Kbyte。

(1)如图4所示，设定第一次测试的飞行路径为：位置0点位于天线垂直上方70m，位置1点位于0点正北方向70m，位置3点位于1点正西方向，且距离0点为90m；位置5点位于1点正东方向，且距离0点为90m。飞行路径顺序为0→1→3→1→5，，飞行角速度大于以2度/秒，启动发射扩频信号。记录位置3，1，5处的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的DOA估计俯仰角、方位角及数据收发情况。测试结果详见表1。

表1第一次试验目标位置标称俯仰角、方位角与星载接收机DOA估计俯仰角、方位角

(2)如图5所示，设定第二次测试的飞行路径为：位置0点位于天线垂直上方70m，位置1点～3点位于0点东北方向，飞行路径顺序为0→1→2→3，飞行速度大于以2度/秒，启动发射扩频信号。记录位置1，2，3处的目标位置标称俯仰角、方位角和星载数字多波束接收系统实时测得的DOA估计俯仰角、方位角及数据收发情况。测试结果详见表2。

表2第二次试验目标位置标称俯仰角、方位角与星载接收机DOA估计俯仰角、方位角

通过表1、2可以看出，角度误差估计均小于2°，数据信息误码率0％，因此本方法能够同时满足星载数字多波束接收天线近场波束动态跟踪立体测试以及高动态跟踪快速移动目标速率测试，具有数据收发的成功率高，动态波束指向准确度高、数据收发误码率低的特点，相对于常规测试方法有较大优势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试装置，其特征在于：包括：

地面发射终端(101)，用于对原始基带数据进行扩频和调制，通过安装支架固定在无人机(102)上，在飞行过程中，向卫星发射信号；

无人机(102)，用于装载地面发射终端(101)，按照设定路径进行飞行，具备GPS测距、测高、测速功能，并将信息发送给无人机遥控设备(103)；

无人机遥控设备(103)，用于无线遥控无人机(102)，并接收无人机(102)回传的GPS测距、测高、测速、星下点经纬度信息送地面综合处理设备(106)；

星载数字多波束接收天线(104)，用于接收地面发射终端(101)发射的上行数据信号送星载接收机(105)；

星载接收机(105)，用于对所述星载数字多波束接收天线(104)发送的多波束扩频信号进行波束形成、波束捕获与跟踪、解扩解调处理，将恢复出的数据按照对应的数据格式进行识别、存储、转发，并且完成对下行数据进行扩频调制处理和实时输出俯仰角、方位角遥测信号送地面综合处理设备处理(106)；

地面综合处理设备(106)，用于接收星载接收机(105)发送的星上下发的数据信号并进行解扩解调处理，识别并恢复数据，然后发送到后端处理计算机(107)存储和比对，还用于接收无人机遥控设备(103)发送的信息完成格式识别，然后发送到后端数据处理计算机处理(107)；

后端数据处理计算机(107)，用于接收所述地面综合处理设备(106)送来的经过恢复的数据并分别显示数据内容、误码率比对、计算目标位置标称俯仰角、方位角并与实时输出的方位角、俯仰角比对信息。

2.一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：首先设置好地面坐标系，并进行设备初始化，对设备状态进行检查，设置为测试前的初始状态；

步骤2：设置无人机的飞行初始位置为0位置，即为星载多波束天线圆心正上方70m的位置，通过无人机遥控设备对遥控无人机进行遥控起飞,悬停在0位置，记录无人机的位置相对0位置的水平距离和高度，此时初始俯仰角、方位角应为(0，0)；

步骤3：通过无人机遥控设备遥控无人机沿设定飞行路径飞行；

步骤4：无人机实时回传飞行高度、距离、测速、星下点经纬度等信息给无人机遥控设备存储，同时传送给地面综合处理设备完成格式识别，送后端数据处理计算机实时计算目标位置标称俯仰角、方位角(θ_mi,)；

步骤5：定时启动地面发射终端完成对原始数据编码、调制；

步骤6：开始发射扩频信号；

步骤7：星载数字多波束接收天线将接收的扩频多波束模拟信号送星载接收机经过模数转换得到数字信号；

步骤8：对得到数字信号进行波束形成、波束捕获、波束跟踪、解调、解码，得到恢复的基带数据；并根据来波指向(DOA)估计结果实时输出俯仰角、方位角，并记录测得的俯仰角、方位角(θ_ti,)遥测信号；

步骤9：将恢复的基带数据信号和测得的俯仰角、方位角(θ_ti,)遥测信号送地面综合处理设备完成格式识别后送后端数据处理计算机；

步骤10：后端数据处理计算机对恢复的基带信号与发射终端得到的原始数据进行误码比对；

步骤11：后端数据处理计算机将计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角(θ_mi,)和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角(θ_ti,)进行比对计算角度差，确认动态波束跟踪是否正确；

步骤12：重复步骤2-11，选择不同的无人机飞行路径，重新测试。

3.如权利要求2所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：所述的设置地面坐标系包括：波束指向的方位角和俯仰角。

4.如权利要求3所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：所述方位角和俯仰角在圆形平面天线的圆心为坐标原点建立的三维笛卡尔坐标系中定义，具体的，将星载数字多波束接收天线按反射面法线方向垂直于地面并指向冷空状态放置于支架上，圆形平面天线的圆心法线方向为坐标Z轴，以任意阵元与圆心的连线方向为X轴，并指向正北方向，按右手法则建立坐标系；方位角为方向矢量在XY平面的投影和X轴的夹角，俯仰角为方向矢量和XY平面的夹角的余角。

5.如权利要求2所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：所述的设备初始化包括以下步骤：

步骤4.1：将地面发射终端装载固定在在无人机上，开启进行软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；

步骤4.2：利用无人机遥控设备运行无人机操控软件进行初始化，设置无人机的飞行前初始状态；

步骤4.3：进行星载数字多波束接收系统软件加载和初始化，设置为测试前初始状态；

步骤4.4：进行地面综合测试设备初始化，准备好接收数据信号和角度遥测信号；

6.如权利要求2所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：所述的实时计算目标位置标称俯仰角、方位角(θ_mi,)的具体步骤为：

利用无人机飞行过程中实时回传给遥控设备的飞行高度、水平距离信息作为已知条件，以星载天线的位置作为基准，按照如下公式可以计算出目标位置标称波束指向俯仰角、方位角(θ_mi,)：

${\mathrm{\θ}}_{mi}=90-arctg\left(\frac{H}{S}\right),$

其中，S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，H为无人机飞行的高度。

其中，相对于正北方向，S为无人机与星载多波束天线圆心的水平距离，L为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的弧长。

7.如权利要求6所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：所述的L通过以下步骤计算：

设无人机的星下点经、纬度分别为ζ₁、η₁，则过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点的经、纬度分别为ζ₂、η₂，则弧长L＝Rp·φ；

其中，R_p为地球半径，取6378.14km，φ为过无人机星下点的纬度线与过星载天线的位置的经度线的交点与无人机星下点之间的球心角，单位为弧度(rad)；

球心角φ按如下公式计算：

8.如权利要求2所述的一种星载数字多波束接收天线的动态波束跟踪测试方法，其特征在于：

所述的测试计算机对计算得到的目标位置标称俯仰角、方位角(θ_mi,)和星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角(θ_ti,)进行比对计算角度差计算公式为：

其中，c为角度误差，目标位置标称俯仰角、方位角为(θ_mi,)；星载数字多波束接收系统实时测得的俯仰角、方位角为(θ_ti,)。