CN110018364A - 天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备，涉及天线测试技术领域，该方法包括获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角；根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图。本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备，可以实现天基测控的天线方向图在轨测试，且测试数据更新更加便捷和高效。

Description

天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备

技术领域

本发明涉及天线测试技术领域，尤其是涉及一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备。

背景技术

为支持各种空间飞行器的测控任务，世界各国建立了工作频段为C,S,X,Ku,Ka频段的测控通信系统。其中S频段多用于近地空间飞行器的测控。另外，天线方向图又叫辐射方向图(radiation pattern)、远场方向图(far-field pattern)，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。

用户航天器S频段中继测控宽波束天线方向图在轨测试的目的是检验航天器入轨后天线方向图是否与设计预期一致，以及航天器空间位置和姿态变化对应测控天线性能变化情况。目前，国内外没有针对航天器天基测控天线方向图在轨测试的相关方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备，实现天基测控的天线方向图在轨测试，且测试数据更新更加便捷和高效。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线方向图在轨测试方法，包括：获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角；根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图的步骤，包括：匹配该测试周期内各个时刻对应的返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角；根据各个时刻对应的返向接收信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的发射天线方向图；根据各个时刻对应的遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的接收天线方向图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述根据该待测试天线的轨道参数、该中继卫星的轨道参数计算该测试周期内各时刻该中继卫星相对该待测试天线的俯仰角和方位角的步骤，包括：根据t时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数，计算t时刻待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及中继卫星的空间坐标；根据待测试天线的空间坐标和姿态数据、中继卫星的空间坐标计算t时刻中继卫星相对待测试天线的方位角和俯仰角。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述根据t时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数，计算t时刻该待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及该中继卫星的空间坐标的步骤，包括：根据t时刻的该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数，利用STK软件计算t时刻待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及中继卫星的空间坐标。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在上述获取返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据的步骤之后，还包括：剔除返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据中的野值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据的步骤，包括：获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、多颗中继卫星的轨道参数，以及每颗该中继卫星的返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该待测试天线为S频段宽波束天线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种天线方向图在轨测试系统，包括：参数获取模块，用于获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；俯仰角与方位角计算模块，用于根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻该中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角；天线方向图计算模块，用于根据该返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到该待测试天线在测试周期内的天线方向图。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该系统还包括：应用模块，用于根据该测试周期内的天线方向图计算满足预设信号质量阈值的中继卫星的跟踪弧段。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，该存储器中存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备，该方法包括获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角；根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图。本发明实施例提供的天线方向图在轨测试方法，利用中继卫星对待测试天线的全轨道覆盖和待测试天线的在轨姿态可预测，根据待测天线在轨运行时的位置和姿态数据，仿真计算出待测试天线的方位角和俯仰角，结合待测试天线与中继卫星之间的空间距离、待测试天线信号质量遥测数据及地面信号接收质量评估数据，快速分析在轨的待测试天线的天线方向图，实现天基测控的天线方向图在轨测试，且测试数据更新更加便捷和高效。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种测试环境示意图；

图2为本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种测试环境示意图；

图4为本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种天线方向图在轨测试系统的结构示意图。

图标：41-参数获取模块；42-俯仰角与方位角计算模块；43-天线方向图计算模块；44-应用模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当前，星载对地天线测试方法包括偏置卫星姿态法、转动天线平台法、移动测量站法等。

首先，对于偏置卫星姿态法，赋形区域波束、半球及全球波束覆盖的星载天线通常都是固定安装在卫星结构体上，无法通过旋转天线测量方向图，工程上通常采用偏置卫星姿态法对卫星方向图进行在轨测试。因此，偏置卫星姿态法是通过在俯仰轴和滚动轴上测量多个目标点形成切线天线在轨测试方向图。偏置卫星姿态法本质上相当于转动天线。

其次，对于转动天线平台法，随着卫星通信和测控技术发展，在Ku和Ka等高频段天线出现有机械转动平台的星载可移动点波束天线。这种天线固定在卫星转动平台上，可通过转动天线测量通道增益获得天线的辐射特性。由于宽波束S频段中继测控天线为固连在航天器平台上的杆状天线，因此本方法不适用于中继测控天线在轨测试。

再者，对于移动测量站法，该方法是在不偏置卫星姿态的情况下，将可移动的地面站放置在选定覆盖切线的目标点上对准卫星，测量目标点上的信号强度，从而获得星载天线切线方向图。

对于以上三种测试方法，偏置卫星姿态法中要求卫星的姿态变化是有规律且可预测的；转动天线平台法要求天线可以转动，而宽波束S频段中继测控天线为固连在航天器平台上的杆状天线。并且，当前国内外尚没有针对航天器天基测控天线方向图在轨测试的方法。基于此，本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法、系统及电子设备，可以实现天基测控的天线方向图在轨测试，且测试数据更新更加便捷和高效。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种天线方向图在轨测试方法进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供的天线方向图在轨测试方法的测试环境如图1所示，由图1可见，该测试环境包括在太空轨道上运行的航天器、中继卫星，以及在地面的接收终端。其中，该航天器上的天线为测试对象，也即需要获取该航天器天线的天线方向图。通常情况下，该天线固定设置在航天器上，并且其安装的位置和角度是确定的，对于航天器本体而言，该天线的俯仰角是确定的。

参见图2，为本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法流程图，由图2可见，该方法包括以下步骤：

步骤S202：获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。

这里，待测试天线可以是载于航天器上的中继天线，也可以是在轨运行的其他种类的天线。在其中一种实施方式中，该待测试天线为S频段宽波束天线，这里，S频段是指频率范围在1.55—3.4GHz的电磁波频段，宽波束天线指的是辐射方向图的波束宽度较宽的天线。另外，天线在轨可以是低轨道，也可以是在空间运行的其他不同类型轨道。

其中，中继卫星被称为“卫星的卫星”，它是通信卫星的一种，主要用下数据传输，其特点是数据传输量大，其可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，为应对重大自然灾害赢得更多预警时间。在本实施例中，待测试天线的接收信号质量数据由中继卫星中转给地面接收终端，待测试天线的发射信号质量数据则由地面接收终端计算得到。这里，发射信号质量数据以及接收信号质量数据分别为返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据。并且，返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据这两个数据是根据该待测试天线的工作运行，可以不断实时接收和获取并更新的。

另外，需要分别获取待测试天线所在轨道的参数以及中继卫星所在轨道的参数，这里，轨道参数通常需要获取开普勒六参数，也即所在轨道的轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角，另外，还包括时间基准轨道历元时间。在另一种实施方式中，该轨道参数还包括两个修正系数，分别为大气阻力摄动系数和光压摄动系数。其中，上述轨道半长轴用于确定轨道的大小；轨道偏心率用于定义轨道的形状；轨道倾角表示赤道平面与卫星轨道平面间的夹角；升交点赤经为从春分点到卫星轨道由南往北穿过赤道的那一点的角度；近地点幅角表示在轨道平面内升交点到近地点的角度；平近点角为在指定时间(历元)由近地点到卫星所在点的角度。

在本实施例中，测试周期可以是一个或多个回归周期，也可以是用户选定的任意时间段。这里，回归周期是指天体环绕轨道运动过程中从某假定的点开始，运行一周后重新回到假设点上所用的时间。在本实施例中，可以假定待测试天线相对中继卫星的某个相对位置为起点，因待测试天线和中继卫星都在轨运行，相对运动，其方位角和俯仰角也不断变化，在一种可能的情况下，待测试天线与中继卫星的相对位置重新回到所定的起点，也即为一个回归周期。在这里，待测试天线的可测量方位角和俯仰角都以测量完毕，没有新的方位角和俯仰角可以再测，因此，可以将测试周期设置为一个回归周期。

在另一种实施方式中，为了获取同一个方位角和俯仰角的多个信号质量数据，可以以多个回归周期为测试周期，这样，既增加了数据量，也可提高天线方向图信号质量数据测试的准确性。在实际操作中，由于存在信号质量的突变数据，为了更加真实反映天线方向图的实际情况，在获得信号质量数据之后，还包括剔除返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据中的野值，也即先对信号测量数据进行清洗，然后再利用清洗后的数据进行运算。

步骤S204：根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角。

在一个测试周期内的每一个时刻，都对应待测试天线不同的方位角和俯仰角。这里，可以按以下步骤进行方位角和俯仰角的计算：

首先，根据t时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数，计算t时刻待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及中继卫星的空间坐标。这里，空间坐标的原点可以为地心。另外，关于待测天线的姿态，以卫星姿态为例，卫星姿态是指卫星星体在轨道上运行所处的空间指向状态，其直角坐标系的原点置于星体上，指向地面的Z轴反映偏航方向，Y轴反映俯仰方向，X轴反映滚动方向，通常采用三轴稳定、自旋稳定、重力梯度稳定等方式保持姿态的稳定。因此，待测天线的姿态数据反应出其空间指向状态。在至少一种或多种可能的实施方式中，可以利用根据t时刻的该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数，利用STK(Satellite Tool Kit，卫星工具包)软件计算t时刻待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及中继卫星的空间坐标。

其中，STK是由美国Analytical Graphics公司开发的一款在航天领域处于领先地位的商业分析软件。STK支持航天任务的全过程，包括设计、测试、发射、运行和任务应用。STK提供分析引擎用于计算数据、并可显示多种形式的二维地图，显示卫星和其它对象如运载火箭、导弹、飞机、地面车辆、目标等。STK的核心能力是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。STK专业版扩展了STK的基本分析能力，包括附加的轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。对于特定的分析任务，STK提供了附加分析模块，可以解决通信分析、雷达分析、覆盖分析、轨道机动、精确定轨、实时操作等问题。另外，STK还有三维可视化模块，为STK和其它附加模块提供领先的三维显示环境。

其次，根据待测试天线的空间坐标和姿态数据、中继卫星的空间坐标计算t时刻中继卫星相对待测试天线的方位角和俯仰角。

这里，在确定了t时刻的待测试天线的空间坐标和姿态数据以及中继卫星的空间坐标之后，利用空间几何关系，可以计算出t时刻中继卫星相对待测试天线的方位角和俯仰角。在实际操作中，方位角和俯仰角的计算也可以在STK软件中进行。

步骤S206：根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图。

天线方向图又叫辐射方向图、远场方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形。这里，在获得测试周期内各时刻的返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角之后，以时间坐标为基准，通过时间的匹配，将各个俯仰角和方位角对应的返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据进行一一对应。

具体地，可以先匹配该测试周期内各个时刻对应的返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角；

然后，根据各个时刻对应的返向接收信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的发射天线方向图；

并且，根据各个时刻对应的遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的接收天线方向图。

这样，即获得了待测试天线在测试周期内的天线方向图，包括其发射信号的天线方向图和接收信号的天线方向图。相比于常规的天线方向图的获取方法，本发明实施例提供的测试方法为基于轨道计算和信号质量的天线方向图在轨测试方法，实现了天基在轨测试方向图，并且，因为中继卫星以及待测试天线的姿态变化是规律且可预测的，通过STK等轨道仿真软件可以模拟得到，数据的获取更为便捷；另外，用于计算的信号质量数据获取满足实时性，因此可以对质量数据进行迭代更新，并相应的得到更新的实时的天线方向图，获得测试天线的最新方向图情况。

本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法，该方法包括获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角；根据返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到待测试天线在测试周期内的天线方向图。该方法利用中继卫星对待测试天线的全轨道覆盖和待测试天线的在轨姿态可预测，根据待测天线在轨运行时的位置和姿态数据，仿真计算出待测试天线的方位角和俯仰角，结合待测试天线与中继卫星之间的空间距离、待测试天线信号质量遥测数据及地面信号接收质量评估数据，快速分析在轨的待测试天线的天线方向图，实现天基测控的天线方向图在轨测试，且测试数据更新更加便捷和高效。

实施例二：

对于利用单颗中继卫星的天线方向图在轨测试方法，在某一时刻，其只能获取待测试天线在一个方位角和一个俯仰角的信号质量数据。因此，若要采集完天线方向图多个方位角和俯仰角所需的时间往往较长。这里，为了减少获取的完整天线方向图的测试时间，可以采用增加参与测试的中继卫星的数目来解决。

参见图3，为另一种天线方向图在轨测试的环境示意图，在图3示出的测试实施例中，包含多颗中继卫星的参与。具体的，在多颗中继卫星参与待测天线的方向图在轨测试过程中，需要获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、多颗中继卫星的轨道参数，以及每颗该中继卫星的返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据。

这里，多颗中继卫星可以是两颗或者更多的颗数。其中，每一颗中继卫星都实时中继该待测试天线发射信号质量数据以及接受信号质量数据。并且，因为多颗中继卫星所处的位置不同，在同一时刻，不同位置的中继卫星相对待测试天线的方位角和俯仰角并不相同，因此，同一时刻可以获得多个方位角和俯仰角的信号质量数据。如此，在有多颗中继卫星参与的方向图在轨测试中，对于一个完整天线方向图的测试，所需的时间较之单颗中继卫星而言更短。当数据存在重叠的情况下，例如在测试周期内，同一个方位角可能不同中继卫星采集到不同的接收信号质量数据(或发射信号质量数据)，此时，可以选择对数据进行优化处理，例如，可以取均值，这样，更能反映该方位角比较稳定的一个信号质量情况。

本发明实施例提供的一种天线方向图在轨测试方法，采用了多颗中继卫星的数据参与方向图的在轨测试计算，对于一颗中继卫星每一时刻对应一个方位角和俯仰角，而相比之下，多颗中继卫星，每一时刻可以获得多个方位角、俯仰角的信号质量，在获取天线方向图的各个角度的测点数量一定的情况下，通过应用多颗中继卫星，可以节约测试时间，提高测试效率，并且，对于相同方位和俯仰角的测定的多个信号质量，可以提供很好的参考、补充和印证，增加了数据信息量，提高了天线方向图的测试精度。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种天线方向图在轨测试系统，参见图4，为该测试系统的一种结构示意图，由图4可见，该系统包括依次相连的参数获取模块41、俯仰角与方位角计算模块42以及天线方向图计算模块43，其中，各个模块的功能如下：

参数获取模块41，用于获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；该轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。

俯仰角与方位角计算模块42，用于根据该待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数计算测试周期内各时刻该中继卫星相对待测试天线的俯仰角和方位角。

天线方向图计算模块43，用于根据该返向接收信号质量数据、遥测前向信号质量数据、俯仰角和方位角得到该待测试天线在测试周期内的天线方向图。

在另一种天线方向图在轨测试系统的实施方式中，参见图5，为该系统的结构示意图，在图4的基础上，该天线方向图在轨测试系统还包括应用模块44，并且，该应用模块44与天线方向图计算模块43相连，该应用模块44用于根据该测试周期内的天线方向图计算满足预设信号质量阈值的中继卫星的跟踪弧段。这里，该应用模块44可以促进该测试系统与实际应用场景的对接，例如，在实际应用中，对于地面接收端用户，其要求接收信号质量不低于某个固定值，这里，应用模块44可以根据天线方向图计算模块43得到的天线发射的天线方向图计算满足该要求的中继卫星的跟踪弧段，从而提供地面用户满足需求的数据服务。

本发明实施例所提供的天线方向图在轨测试系统，其实现原理及产生的技术效果和前述天线方向图在轨测试方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

实施例四：

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，该存储器中存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例一、实施例二及其可能的实施方式之一提供的天线方向图在轨测试方法的步骤。

本发明实施例提供的电子设备，与上述实施例提供的天线方向图在轨测试方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线方向图在轨测试方法，其特征在于，包括：

获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；所述轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；

根据所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数计算所述测试周期内各时刻所述中继卫星相对所述待测试天线的俯仰角和方位角；

根据所述返向接收信号质量数据、所述遥测前向信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角得到所述待测试天线在所述测试周期内的天线方向图。

2.根据权利要求1所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，所述根据所述返向接收信号质量数据、所述遥测前向信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角得到所述待测试天线在所述测试周期内的天线方向图的步骤，包括：

匹配所述测试周期内各个时刻对应的所述返向接收信号质量数据、所述遥测前向信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角；

根据各个时刻对应的所述返向接收信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角得到所述待测试天线在所述测试周期内的发射天线方向图；

根据各个时刻对应的所述遥测前向信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角得到所述待测试天线在所述测试周期内的接收天线方向图。

3.根据权利要求1所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，所述根据所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数计算所述测试周期内各时刻所述中继卫星相对所述待测试天线的俯仰角和方位角的步骤，包括：

根据t时刻的所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数，计算t时刻所述待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及所述中继卫星的空间坐标；

根据所述待测试天线的空间坐标和姿态数据、所述中继卫星的空间坐标计算t时刻所述中继卫星相对所述待测试天线的方位角和俯仰角。

4.根据权利要求3所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，所述根据t时刻的所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数，计算t时刻所述待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及所述中继卫星的空间坐标的步骤，包括：

根据t时刻的所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数，利用STK软件计算t时刻所述待测试天线的空间坐标和姿态数据，以及所述中继卫星的空间坐标。

5.根据权利要求1所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，在所述获取返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据的步骤之后，还包括：

剔除所述返向接收信号质量数据和所述遥测前向信号质量数据中的野值。

6.根据权利要求1所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，所述获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据的步骤，包括：

获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、多颗中继卫星的轨道参数，以及每颗所述中继卫星的返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据。

7.根据权利要求1所述的天线方向图在轨测试方法，其特征在于，所述待测试天线为S频段宽波束天线。

8.一种天线方向图在轨测试系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取测试周期内各时刻的待测试天线的轨道参数、中继卫星的轨道参数、返向接收信号质量数据和遥测前向信号质量数据；所述轨道参数包括：轨道历元时间、轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角；

俯仰角与方位角计算模块，用于根据所述待测试天线的轨道参数、所述中继卫星的轨道参数计算所述测试周期内各时刻所述中继卫星相对所述待测试天线的俯仰角和方位角；

天线方向图计算模块，用于根据所述返向接收信号质量数据、所述遥测前向信号质量数据、所述俯仰角和所述方位角得到所述待测试天线在所述测试周期内的天线方向图。

9.根据权利要求8所述的天线方向图在轨测试系统，其特征在于，还包括：

应用模块，用于根据所述测试周期内的天线方向图计算满足预设信号质量阈值的所述中继卫星的跟踪弧段。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。