CN107181521A - 星间链路天线扫描捕获装置及方法 - Google Patents

星间链路天线扫描捕获装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种星间链路天线扫描捕获装置及方法，其中，装置包括：轨道预报模块，预报天线参数；扫描参数设置模块，得到扫描参数；最大捕获时间计算模块，根据天线参数得到两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，限定两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，对两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；第二扫描策略模块，在最大捕获时间内两颗卫星天线不能成功捕获时，两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。该装置可以有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。

Description

星间链路天线扫描捕获装置及方法
技术领域
本发明涉及星间链路ATP(AcquisitionTrackingandPointing，捕获跟踪瞄准)技术领域，特别涉及一种星间链路天线扫描捕获装置及方法。
背景技术
星间链路ATP技术用于两颗卫星需要建立星间链路进行通信时，实现它们的天线快速且精确地对准，精确对准的过程主要分为三个阶段：捕获、跟踪和瞄准。第一阶段天线的捕获是指通信链路的其中一端发射信号，另一端卫星天线先指向轨道预报的对方卫星位置，由于天线指向存在一定误差，需要在此位置附近区域进行搜索，最终成功捕获对方卫星信号；第二阶段天线的跟踪是两颗卫星天线实现信号捕获后，依据轨道预报的位置变化来控制天线跟踪系统，达到两颗卫星之间的天线信号不因轨道运动而中断的目的；第三阶段天线的瞄准是指两颗卫星天线能够稳定地跟踪后进一步调整天线的指向，使天线能够精确对准，更稳定更准确地传输信息。星间链路ATP技术是卫星建立星间链路的关键技术，对卫星能否进行通信和通信的质量十分重要。本发明主要研究星间链路ATP技术的第一阶段即两颗卫星天线的捕获。天线的捕获是ATP技术的核心部分，也是建立星间链路过程中所需时间最大的部分，减少两颗卫星天线的捕获时间可增加卫星之间进行通信的时间，增大信息传输量，有效改善星间链路的性能。
目前，在星间链路ATP技术中最普遍的天线捕获方法是通信链路其中一端的卫星天线按照一定的轨迹对另一端卫星的天线信号可能出现的区域进行扫描，而另一端卫星的天线不进行扫描，从而完成捕获过程。然而，上述方法虽然可以达到不漏扫的目的，但所需的捕获时间较长，减小了链路的信息传输效率，对一些可见时间较短的卫星之间的信息传输影响较大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种星间链路天线扫描捕获装置，该装置可以有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
本发明的另一个目的在于提出一种星间链路天线扫描捕获方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种星间链路天线扫描捕获装置，包括：轨道预报模块，用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；扫描参数设置模块，用于根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；最大捕获时间计算模块，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；定时器模块，用于限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；第一扫描策略模块，用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；第二扫描策略模块，用于在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。
本发明实施例的星间链路天线扫描捕获装置，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
另外，根据本发明上述实施例的星间链路天线扫描捕获装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种星间链路天线扫描捕获方法，包括以下步骤：根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。
本发明实施例的星间链路天线扫描捕获方法，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
另外，根据本发明上述实施例的星间链路天线扫描捕获方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的星间链路天线扫描捕获装置的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的星间链路天线扫描捕获装置的原理示意图；
图3为根据本发明一个实施例的天线按阿基米德螺线扫描的轨迹示意图；
图4为根据本发明一个实施例的对方卫星天线指向转换到w11本体坐标系流程图；
图5为根据本发明一个实施例的两颗卫星天线都转动扫描不到的区域示意图；
图6为根据本发明一个实施例的捕获时间分布频数直方图；
图7为根据本发明实施例的星间链路天线扫描捕获方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的星间链路天线扫描捕获装置及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的星间链路天线扫描捕获装置。
图1是本发明实施例的星间链路天线扫描捕获装置的结构示意图。
如图1所示，该星间链路天线扫描捕获装置10包括：轨道预报模块100、扫描参数设置模块200、最大捕获时间计算模块300、定时器模块400、第一扫描策略模块500和第二扫描策略模块600。
其中，轨道预报模块100用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种。扫描参数设置模块200用于根据天线参数得到扫描参数，其中，扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种。在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，最大捕获时间计算模块300用于根据天线参数得到两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间。定时器模块400用于限定两颗卫星天线都转动扫描的时间。第一扫描策略模块500用于对两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获。第二扫描策略模块600用于在最大捕获时间内两颗卫星天线不能成功捕获时，两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。本发明实施例的装置10可以有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
可以理解的是，轨道预报模块100用于提供轨道位置信息，以确定天线指向方向以及预测天线方位角、俯仰角变化。扫描参数设置模块200用于根据天线参数计算并设置扫描螺距、扫描线速度、天线扫描范围等参数。最大捕获时间计算模块300用于计算两颗卫星天线按相反的方向都转动的情况下，扫描完整个不确定区域所需要的时间。定时器模块400用于限定两颗卫星天线都转动扫描的时间。第一扫描策略模块500用于两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描并判定是否能成功进行捕获。第二扫描策略模块600用于在最大捕获时间内两颗卫星天线不能成功捕获时，两颗卫星的天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，然后按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描并判定能否成功捕获。
例如，根据轨道预报选取合适的螺距、线速度、扫描范围等扫描参数，计算两颗卫星天线都转动的情况下能够成功捕获的最大时间，然后天线按阿基米德螺线转动进行恒线速度扫描，若能在此时间内成功捕获则记录捕获时间，若不能则两颗卫星的天线按扫描线速度回到轨道预报的对准位置，然后仅一颗卫星天线转动扫描，可保证成功捕获。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
可以理解的是，选取扫描螺距的标准是：保证天线3dB波束横截面扫过的区域尽可能不重复也不遗漏待扫描的区域。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
可以理解的是，选取天线扫描线速度的标准是：在不影响卫星姿态的条件下，并且使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的2～3倍，天线扫描线速度尽量大一些，这样可以有效减小扫描时间。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。可以理解的是，天线指向误差为可以来自卫星姿态控制误差，但主要是来自卫星姿态控制误差，在此不作具体限定。
可以理解的是，选取天线扫描范围的标准是：天线指向误差主要来自卫星姿态控制误差，设卫星姿态控制精度为σrss，选取天线扫描范围为-3σrss～3σrss时，能可靠捕获到对方卫星信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在两颗卫星天线都转动的情况下，获取最大捕获时间的方法为两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完整个不确定区域所需的时间为最大捕获时间。
也就是说，计算两颗卫星天线都转动的情况下能够成功捕获的最大时间的方法是两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，当两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完整个不确定区域所需的时间为成功捕获的最大时间。
具体而言，在本发明的实施例中，首先根据轨道预报选取合适的扫描参数，计算两颗卫星天线都转动的情况下能够成功捕获的最大时间，然后天线按阿基米德螺线转动进行恒线速度扫描，若能在此时间内成功捕获则记录捕获时间，若不能则两颗卫星的天线按扫描线速度回到轨道预报的对准位置，然后仅一颗卫星天线转动扫描，可保证成功捕获，比于传统的仅一颗卫星天线转动扫描的方案，可以大大缩短捕获时间。
如图2所示，下面对本发明实施例的工作原理进行详细描述。
轨道预报模块100用于提供两颗卫星的实时位置信息，通过轨道预报可获知天线对准位置，但由于卫星姿态控制精度以及天线转轴机械设计误差等因素，导致轨道预报的天线对准位置并不完全精确，以下将轨道预报信息得到的天线对准位置称为零位。天线在不确定范围内进行扫描的同时，卫星的方位也在发生变化，可利用轨道预报在天线扫描时叠加上卫星运动造成的方位角和俯仰角变化。
扫描参数设置模块200主要包括：
扫描螺距设置：保证天线3dB波束横截面扫过的区域尽可能不重复也不遗漏待扫描的区域，如图2所示。若卫星天线直径为Lm，工作频率为fHz的天线3dB波束宽度为其中c为光速，可选取螺距这样相邻的两个扫描迹线间刚好不会出现漏扫。
扫描线速度设置：在不影响卫星姿态的条件下，并且使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的2～3倍，天线扫描线速度v尽量大一些，这样可以有效减小扫描时间。
扫描范围设置：卫星姿态不正会造成天线方位角和俯仰角误差，必须考虑卫星姿态控制精度的影响。线指向误差主要来自卫星姿态控制误差，设卫星姿态控制精度为σrss，选取天线扫描范围为-3σrss～3σrss时，能可靠捕获到对方卫星信号，为使结果更准确，可再略微扩大扫描范围。
根据扫描参数以及轨道预报信息可计算两颗卫星天线同时按反方向转动实现捕获的最大时间，下面以构型为24/3/2的Walker星座为例对具体计算方法进行说明：
此星座中一共有24颗卫星、3个轨道面，每个轨道面上均匀分布8颗卫星，卫星距离地面800km，轨道倾角取55°。星座中所有卫星天线参数相同，选取螺距d＝0.8°，天线扫描线速度为0.25°/s，扫描范围为-7°～7°，以卫星w11为中心(wij指第i个轨道平面的第j颗卫星)，在轨道预报的基础上，由于天线指向误差，对方卫星天线发出的信号在w11天线的扫描范围内随机分布，以天线方位角和俯仰角来说明天线指向角度，设对方天线信号在w11天线坐标系的方位角为Az0、俯仰角为E0，以下简称目标方位角和目标俯仰角。
计算中需要将两颗卫星天线的运动统一到同一坐标系下，选取w11天线坐标系为统一坐标系进行运算，将对方卫星天线的位置信息转换到w11天线坐标系。在两颗卫星天线都转动的情况下，由于星座中所有卫星天线参数相同，对方卫星的天线的扫描方式与参数与w11天线相同。
w11天线采用阿基米德螺线恒线速度扫描的方程(X轴用α表示，Y轴用β表示)为：
为减小漏扫区域和缩短捕获时间，对方天线转动的方向与w11天线转动方向相反，同样地，在对方卫星天线坐标系下，其方位角α2和俯仰角β2可表示为：
以方位角和俯仰角来表示天线指向的变化，不涉及z轴方向上的角度变化，在对方卫星本体坐标系中对方卫星天线指向坐标为[α2β20]’，须进行坐标系转换，变换到w11的本体坐标系下。变换过程如图4所示。
其中将地心赤道坐标系变换为质心轨道坐标系的步骤是：设地心轨道坐标系的坐标轴分别为XE、YE、ZE，质心轨道坐标系的坐标轴分别为XC、YC、ZC，卫星的纬度辐角、轨道倾角、升交点赤经分别为u、i、Ω，先将地心轨道坐标系下的坐标乘以Z方向转换矩阵(绕ZE轴旋转Ω)，再乘以X方向转换矩阵(绕XE轴旋转i)，然后乘以Z方向转换矩阵(绕ZE轴旋转u)，最后乘以反向矩阵Roo1。总转换矩阵为：
其中Roo1为反向矩阵：
分别为：
将质心轨道坐标系转化为卫星本体坐标系的方法是乘以卫星姿态矩阵B，卫星姿态矩阵B为：
其中为滚动角，θ为俯仰角，φ为偏航角。
据此可得到对方卫星天线坐标在地心赤道坐标系中为：
再转化到w11的卫星本体坐标系中为：
在初始目标方位角和俯仰角的基础上须叠加对方卫星天线同时进行转动扫描产生的坐标变化[x1 y1 z1]'，因此对于w11，目标方位角和俯仰角变化为：
若w11与对方卫星是异轨卫星，不是相对静止的，每时每刻都在发生相对运动，则还应考虑w11与对方卫星的方位角、俯仰角在整个扫描过程中由于轨道运动产生的变化，可根据轨道预报在目标方位角和俯仰角上叠加轨道运动产生的变化。
判定能否成功捕获的依据为：当w11天线指向与对方卫星天线指向角度的距离小于或等于天线半波束宽度认为w11成功捕获到对方卫星天线发射信号，数学表达式为：
目标方位角Azf和俯仰角Ef在不确定范围内，以0.1°为步进，遍历整个不确定范围，即可得到两颗卫星天线同时转动的最大捕获时间Ts，在不确定范围内有一些区域在1000s内都无法被扫描到，称这些区域为漏扫区域，如图5所示，在这种情况下，最大捕获时间取扫描除漏扫区域之外的范围所需时间。
设置定时器的定时时间为最大捕获时间Ts，当两颗同时开始转动时进行计时，并采用第一扫描策略模块500的扫描策略，若在定时时间结束前两颗卫星的天线能够成功捕获，则记下此次所用的捕获时间；若定时时间结束还未成功捕获，则采用第二扫描策略模块600的扫描策略。
第一扫描策略模块500在定时器定时时间内启用，采用两颗卫星天线同时按相反的方向进行扫描的策略，对方卫星相对w11的初始目标方位角和俯仰角为在不确定范围内的随机数，w11与对方卫星分别同时按相反的方向进行阿基米德螺线扫描，根据上文提到的捕获判定方法进行捕获，若捕获成功，则两颗卫星的天线进入跟踪环节。由于存在漏扫区域，可能会出现捕捉不到的情况，若在定时器定时时间结束后还未捕获对方天线信号，则进入第二扫描策略模块600。
第二扫描策略模块600用于当定时器时间结束后两颗卫星天线还未成功捕获对方天线信号时，两颗卫星的天线按扫描线速度以直线回到轨道预报提供的当前预设的对准位置，然后采用仅一颗卫星天线转动进行扫描的策略，即按现有的天线扫描策略进行扫描。判定能否成功捕获的标准为：
采用仅一颗卫星天线转动进行扫描的策略可保证不存在漏扫的区域，即可成功捕获对方天线信号。
对本发明实施例的星间链路天线扫描捕获和传统的星间链路天线扫描捕获进行仿真，得到最大捕获时间与平均捕获时间，结果如表1所示，相较于传统捕获策略，对同轨卫星而言，平均捕获时间减少了65.2％，对异轨卫星而言，平均捕获时间减少了41.1％。可以看出，本发明实施例可显著减小平均捕获时间。需要说明的是，表1为本发明实施例与传统的仅一颗卫星天线转动的捕获策略所用最大捕获时间与平均捕获时间表。
表1
作出捕获时间分布的频数直方图，如图6所示。目标方位角与俯仰角的总点数为19881个点，仅一颗卫星天线转动时的捕获时间在100s内的只有5851个点，占29.4％，而本发明提供的捕获方案在两颗卫星为同轨卫星时，捕获时间在100s内的点有15513个点，即有77.6％的概率可在100s实现捕获，在两颗卫星为异轨卫星时，捕获时间在100s内的点也有10205个点，有51.3％的概率可在100s内实现捕获，可以看出本发明实施例在短时间内实现两颗卫星天线信号的成功捕获的概率更高，显著地优化了捕获系统的性能。
根据本发明实施例提出的星间链路天线扫描捕获装置，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的星间链路天线扫描捕获方法。
图7是本发明实施例的星间链路天线扫描捕获方法的流程图。
如图7所示，该星间链路天线扫描捕获方法包括以下步骤：
步骤S701，根据轨道位置信息预报天线参数，其中，天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种。
步骤S702，根据天线参数得到扫描参数，其中，扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种。
步骤S703，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据天线参数得到两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间。
步骤S704，限定两颗卫星天线都转动扫描的时间。
步骤S705，用于对两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获。
步骤S706，在最大捕获时间内两颗卫星天线不能成功捕获时，两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选取天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在两颗卫星天线都转动的情况下，获取最大捕获时间的方法为两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完整个不确定区域所需的时间为最大捕获时间。
需要说明的是，前述对星间链路天线扫描捕获装置实施例的解释说明也适用于该实施例的星间链路天线扫描捕获方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的星间链路天线扫描捕获方法，充分利用轨道预报提供的信息，不但考虑两颗卫星天线都转动的情况，并对只有一颗卫星天线转动和两颗卫星天线转动的两种策略进行评估，通过结合两种扫描方式，从而有效减小捕获时间，并提高在短时间内捕获成功的概率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，包括：
轨道预报模块，用于根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；
扫描参数设置模块，用于根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；
最大捕获时间计算模块，在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；
定时器模块，用于限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；
第一扫描策略模块，用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；以及
第二扫描策略模块，用于在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。
2.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
3.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
4.根据权利要求1所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。
5.根据权利要求1-4任一项所述的星间链路天线扫描捕获装置，其特征在于，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。
6.一种星间链路天线扫描捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据轨道位置信息预报天线参数，其中，所述天线参数包括天线指向方向以及天线方位角、俯仰角变化中的一种或多种；
根据所述天线参数得到扫描参数，其中，所述扫描参数包括扫描螺距、扫描线速度和天线扫描范围中的一种或多种；
在两颗卫星天线按相反的方向都转动时，用于根据所述天线参数得到所述两颗卫星天线按相反的方向转动时扫描完整个不确定区域所需的时间；
限定所述两颗卫星天线都转动扫描的时间；
用于对所述两颗卫星天线按相反的方向转动进行扫描，并判定能否成功捕获；以及
在最大捕获时间内所述两颗卫星天线不能成功捕获时，所述两颗卫星天线按恒定的线速度回到轨道预报的对方天线的方向，并按仅一颗卫星天线转动的方式进行扫描，并判定能否成功捕获。
7.根据权利要求6所述的星间链路天线扫描捕获方法，其特征在于，选取所述扫描螺距的标准为保证天线3dB波束横截面扫过的区域不重复也不遗漏待扫描的区域。
8.根据权利要求6所述的星间链路天线扫描捕获方法，其特征在于，选取所述扫描线速度的标准为在不影响卫星姿态的条件下，使对方卫星天线通过3dB波束范围内的时间是信号接收处理所产生迟滞时间的预设倍数，以提高天线扫描线速度，并减小扫描时间。
9.根据权利要求6所述的星间链路天线扫描捕获方法，其特征在于，选取所述天线扫描范围的标准为天线指向误差为来自卫星姿态控制误差。
10.根据权利要求6-9任一项所述的星间链路天线扫描捕获方法，其特征在于，在所述两颗卫星天线都转动的情况下，获取所述最大捕获时间的方法为所述两颗卫星天线同时按相反方向进行扫描，其中，如果所述两颗卫星天线指向角度的距离小于天线波束宽度的一半时，则为成功捕获，扫描完所述整个不确定区域所需的时间为所述最大捕获时间。
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