CN110323571A - 一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，利用包括待标定天线、射频通道、捕跟接收机、天线控制器、天线驱动机构的星载在轨标校系统，采用单脉冲跟踪体制，针对于高通量卫星采用多波束设计且波束宽度较窄而覆盖区增益易受指向偏差影响这一现状，接收地面信标站的标校信号，对天线波束指向进行闭环自动校正，实现对多口径多波束天线指向进行校准，满足系统对波束无缝覆盖以及其覆盖区增益的要求。

Description

一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法
技术领域
本发明涉及一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，属于卫星通信技术领域。
背景技术
高通量卫星多波束地面覆盖特性是由反射面中的多馈源交替排列产生实现无缝覆盖的，但每副反射面产生的波束宽度较窄，由于平台自身精度、天线在轨的各种误差会使每副反射面产生的波束与设计时产生一定的偏差，这对于最终系统波束的无缝覆盖会产生较大的影响。同时，如果天线在按照波束不校准状态工作，就会降低覆盖区增益，恶化同频波束C/I，严重时会影响系统最终的使用。因此，为了满足系统对波束无缝覆盖以及其覆盖区增益的要求，必须对多口径多波束天线指向进行校准。因此，多波束指向误差的校准是高通量卫星的关键技术之一。
现有的技术多采用星上开环驱动的方式来保证天线在轨的指向，即预先设定目标角度，通过驱动装置使天线按照角度转动，天线的指向精度完全取决于驱动机构的执行精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，由于高通量卫星多波束天线指向要求精度高，采用传统的开环驱动的方法保证的天线指向精度，无法满足多波束在轨指向精度要求，提出了一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，具体步骤如下：
(1)选择待标定天线并确定对应的在轨标校系统，对在轨标校系统中射频通道的相移因子进行标定；
其中，在轨标校系统包括射频通道、捕跟接收机、天线控制器、天线驱动机构；
(2)根据地面信标站发送的自跟踪指令，利用标定后的在轨标校系统，对待标定天线进行在轨指向修正；
(3)根据步骤(2)所得在轨修正结果，实时对校正后天线指向的实际变化量进行反馈，若实际指向精度达到校正标准，则天线指向校正完成，否则在轨标校系统继续进行天线指向的校正，直至实际指向精度达到校正标准。
所述步骤(1)中，对在轨标校系统的相移因子进行标定的具体步骤如下：
(S1)通过地面信标站向卫星待标定天线发送标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始角度位置；
(S2)对捕跟接收机锁定状态进行判断，若捕跟接收机未锁定，则当前标校信号与初始角度位置相差过多，进入步骤(S4)；若捕跟接收机锁定，则进入步骤(S3)；
(S3)判断待标定天线校准次数，若为第一次在轨校准，则进入步骤(S6)，否则根据捕跟接收机存储的当前配置下相移因子进行设置；
(S4)根据标校信号对待标定天线进行初步调整，将待标定天线由初始角度位置调整至最大角度位置，并进入步骤(S5)；
(S5)继续接受标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始调整角度位置，并继续进入步骤(S6)进行相移因子标定；
(S6)对射频通道的相移因子进行标定，结束相移因子标定。
所述步骤(S4)中，将待标定天线由初始角度位置调整至接收信号最大时候的最大角度位置的具体步骤为：
(S401)在天线初始角度位置基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度N，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S402)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S403)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S404)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S405)根据步骤(S401)～步骤(S404)所得不同天线位置的和信号AGC的最大值，以对应的方位角遥测、俯仰角遥测值作为该待标定天线重新开始校准的最大角度位置。
获取最大角度位置过程中，所述预设角度N为0.05°。
所述步骤(S5)中，对在轨标校系统射频通道的天线相移因子进行在轨标定的具体步骤如下：
(S501)测量待标定天线初始角度位置的方位角误差电压遥测值ΔUA0、俯仰角误差电压遥测值ΔUE0，同时测量待标定天线初始角度位置的方位角遥测值ΔA0、俯仰角遥测值ΔE0；
(S502)接收地面信标站发送开环转动指令，将待标定天线方位轴正向拉偏0.1°；
(S503)测量待标定天线于拉偏后位置的方位角误差电压遥测值ΔUA1、俯仰角误差电压遥测值ΔUE1，同时测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测值ΔA1、俯仰角遥测值ΔE1；
(S504)根据步骤(S501)、步骤(S503)所得角度遥测数据及电压遥测数据，计算射频通道的初始相移因子；
(S505)将步骤(S504)所得初始天线相移因子通过上注指令发送给捕跟接收机进行存储；
(S506)由地面信标站发送当前天线自跟踪校准指令，天线开始跟踪地面站信号转动，当天线停转后，记录待标定天线于当前停止位置的方位角遥测ΔA、俯仰角遥测ΔE，作为待标定天线的零位位置角度参数；
(S507)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度K，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S508)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S509)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴正向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后发再送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S510)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S511)根据步骤(S507)～步骤(S510)所得不同天线位置的天线相移因子求平均值作为该待标定天线对应的标校系统射频通道的最终天线相移因子。
天线相移因子在轨标定过程中，所述预设角度K为0.15°。
所述步骤(S504)中，射频通道的初始相移因子计算方法如下：
所述步骤(2)中，对待标定天线进行在轨修正具体方法为：
由地面信标站对标定后的待标定天线持续发送自跟踪指令并进行校准，测量每次校准后的待标定天线的方位角误差和俯仰角误差，若方位角误差和俯仰角误差减小则继续发送自跟踪指令直至方位角误差和俯仰角误差增大或不变；若方位角误差和俯仰角误差增大或不变，则发送当前天线停止转动指令，完成在轨修正。
所述步骤(3)中，天线指向精度校正标准由传感器测量误差、控制误差、系统噪声和和差信号偏移误差共同决定。
所述步骤(S508)～步骤(S510)中，以初始天线相移因子为中心上下波动范围X为±20°。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，利用地面站发信号、星载在轨标校系统接收信号的方式，采用单脉冲跟踪的闭环自动跟踪方法，达到了现有技术无法达到的高精度天线指向的效果，满足高通量卫星对波束无缝覆盖以及其覆盖区增益的要求；同时利用在轨天线相移因子的标定方式，可以实现天线指向的快速修正，具有跟踪速度快、实时性好的优点。
附图说明
图1为发明提供的在轨标校系统结构示意图；
具体实施方式
一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，针对于高通量卫星采用多波束设计且波束宽度较窄而覆盖区增益易受指向偏差影响这一现状，利用包括待标定天线、射频通道、捕跟接收机、天线控制器、天线驱动机构的在轨标校系统对选定的覆盖区天线进行标定，实现对多口径多波束天线指向进行校准，满足系统对波束无缝覆盖以及其覆盖区增益的要求。
于在轨标校系统选定待标定天线后，通过待标定天线中的校准馈源接收地面信标站发送的信号，在捕跟接收机中转换为控制指令，利用天线控制器驱动天线驱动机构调整天线指向，完成天线在轨指向的校准流程。
在校准流程中，首先要确定射频通道的相移因子，然后根据地面信标站的自跟踪指令进行待标定天线的在轨修正，最终通过对修正量的反馈判断是否校正完成。
如图1所示，在轨标校系统中，射频通道分别为和、差两路射频通道，主要完成不同待标定天线的切换以及对角度误差信号进行低噪声放大处理；
捕跟接收机由射频模块、中频模块及电源模块等三个模块组成，将接收的和、差两路射频通道信号进行单通道调制与合成，通过两次变频及放大，将单通道信号下变频至中频，同时完成中频信号采样以及载波捕获及跟踪实现自动多普勒补偿，稳定跟踪后解析出方位、俯仰角误差信号，完成与天线控制器的通信；
天线控制器主要由电源电路、控制电路、驱动电路、角编码电路、遥控遥测接口、总线接口等组成，主要功能是接收捕跟接收机的串行控制指令，自跟踪过程中实时通过串口接收捕跟接收机的指令，同时还有对天线姿态及俯仰差电压、方位差电压的读取，完成捕跟接收机和天线控制器遥测状态回传；在处理信号的过程中，驱动天线自跟踪到目标位置，达到目标精度，天线停止自跟踪。
天线驱动机构具有两个转动自由度，其产品组成主要由方位轴驱动机构、仰角轴驱动机构等组成。其中方位轴驱动机构和仰角轴驱动机构由结构为接口和功能性能完全一样的两个单轴驱动机构组成，两轴通过连接支架互相垂直正交连接。
基于在轨标校系统基础上，提出的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，具体步骤如下：
(1)选择待标定天线并确定对应的在轨标校系统，对在轨标校系统的相移因子进行标定；
所述步骤(1)中，对在轨标校系统的相移因子进行标定的具体步骤如下：
(S1)通过地面信标站向卫星待标定天线发送标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始角度位置；
(S2)对捕跟接收机锁定状态进行判断，若捕跟接收机未锁定，则当前标校信号与初始角度位置相差过多，进入步骤(S4)；若捕跟接收机锁定，则进入步骤(S3)；
(S3)判断待标定天线校准次数，若为第一次在轨校准，则进入步骤(S6)，否则根据捕跟接收机存储的当前配置下相移因子进行设置；
(S4)根据标校信号对待标定天线进行初步调整，将待标定天线由初始角度位置调整至最大角度位置，并进入步骤(S5)；
(S5)继续接受标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始调整角度位置，并继续进入步骤(S6)进行相移因子标定；
(S6)对射频通道的相移因子进行标定，结束相移因子标定。
其中，所述步骤(S4)中，将待标定天线由初始角度位置调整至接收信号最大时候的最大角度位置的具体步骤为：
(S401)在天线初始角度位置基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度N，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S402)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S403)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S404)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S405)根据步骤(S401)～步骤(S404)所得不同天线位置的和信号AGC的最大值，以对应的方位角遥测、俯仰角遥测值作为该待标定天线重新开始校准的最大角度位置。
此时，获取最大角度位置过程中的预设角度N为0.05°。
所述步骤(S5)中，对在轨标校系统射频通道的天线相移因子进行在轨标定的具体步骤如下：
(S501)测量待标定天线初始角度位置的方位角误差电压遥测值ΔUA0、俯仰角误差电压遥测值ΔUE0，同时测量待标定天线初始角度位置的方位角遥测值ΔA0、俯仰角遥测值ΔE0；
(S502)接收地面信标站发送开环转动指令，将待标定天线方位轴正向拉偏0.1°；
(S503)测量待标定天线于拉偏后位置的方位角误差电压遥测值ΔUA1、俯仰角误差电压遥测值ΔUE1，同时测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测值ΔA1、俯仰角遥测值ΔE1；
(S504)根据步骤(S501)、步骤(S503)所得角度遥测数据及电压遥测数据，计算射频通道的初始相移因子；
步骤(S504)中，射频通道的初始相移因子计算方法如下：
(S505)将步骤(S504)所得初始天线相移因子通过上注指令发送给捕跟接收机进行存储；
(S506)由地面信标站发送当前天线自跟踪校准指令，天线开始跟踪地面站信号转动，当天线停转后，记录待标定天线于当前停止位置的方位角遥测ΔA、俯仰角遥测ΔE，作为待标定天线的零位位置角度参数；
(S507)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度K，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S508)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S509)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴正向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后发再送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S510)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S511)根据步骤(S507)～步骤(S510)所得不同天线位置的天线相移因子求平均值作为该待标定天线对应的标校系统射频通道的最终天线相移因子。
步骤(S508)～步骤(S510)中，以初始天线相移因子为中心上下波动范围X具体为±20°；
其中，进行天线相移因子在轨标定过程中，预设角度K为0.15°；
(2)根据地面信标站发送的自跟踪指令，利用标定后的在轨标校系统对待标定天线进行在轨修正；
其中，所述步骤(2)中进行待标定天线在轨指向修正具体方法为：
由地面信标站对标定后的待标定天线持续发送单脉冲信号，待标定天线在等信号线两侧的同时接收目标信号，并进行信号比对得到方位角误差和俯仰角误差信号，将此误差信号转换为指令后驱动天线转动，同时在轨标校系统会实时测量待标定天线的方位角误差和俯仰角误差，直至方位角误差和俯仰角误差减小并最终达到天线指向校准标准，则发送当前天线停止转动指令，完成在轨修正，若方位角误差和俯仰角误差增大或不变，说明已经达到标准了，方位角误差和俯仰角误差减小，说明还有调整空间，要继续校正。
(3)根据步骤(2)所得在轨修正结果，对校正后天线指向的实际变化量进行反馈，若实际指向变化量达到校正标准，则天线姿态校正完成，否则继续接收自跟踪指令进行校正直至实际姿态变化量达到校正标准。
天线指向精度校正标准具体为：当俯仰角误差和方位角误差小于在轨标校系统的闭环控制精度，天线指向标校完成，该精度主要由传感器测量误差、控制误差、系统噪声和和差信号偏移误差决定。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
选定西天线为待标定天线，确定对应在轨标校系统后，对该在轨标校系统的相移因子进行标定，其中：
待标定天线在当前时刻的初始角度位置为：90°、90°
接收地面信标站发送的标校信号，此时捕跟接收机锁定，该天线为第一次校准，对射频通道的相移因子进行标定，此时：
待标定天线初始角度位置的方位角误差电压遥测值ΔUA0、俯仰角误差电压遥测值ΔUE0分别为1.23v、0.96v：
待标定天线初始角度位置的方位角遥测值ΔA0、俯仰角遥测值ΔE0分别为90°、90°。
将标定天线方位轴正向拉偏0.1°后，拉偏后位置的方位角误差电压遥测值ΔUA1、俯仰角误差电压遥测值ΔUE1分别为1.30v，0.98v:
待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测值ΔA1、俯仰角遥测值ΔE1分别为：90.1°、90.1°。
初始天线相移因子计算结果为：
其中K取1，则α＝45°。
由地面信标站发送当前天线自跟踪校准指令，天线开始跟踪地面站信号转动，当天线停转后，记录待标定天线于当前停止位置的方位角遥测ΔA、俯仰角遥测ΔE为：90.05°、90.04°，作为待标定天线的零位位置角度。
以初始天线相移因子为中心上下波动范围分别获取天线方位轴负向拉偏0.15°、将天线方位轴正向拉偏0.15°、将天线俯仰轴正向拉偏0.15°、将天线俯仰轴负向拉偏0.15°的四个天线相移因子，取平均值为43.5°，作为最终天线相移因子。
根据任务需要，如再次对该天线指向进行校准时，由地面信标站把相移因子43.5°发送给捕跟接收机，然后地面站再发送自跟踪指令并进行校准，待标定天线在等信号线两侧的同时接收目标信号，并进行信号比对得到方位角误差和俯仰角误差信号，将此误差信号转换为指令后驱动天线转动，同时在轨标校系统会实时测量待标定天线的方位角误差和俯仰角误差，直至方位角误差和俯仰角误差减小并最终达到天线指向精度校准标准，则发送当前天线停止转动指令，完成在轨修正。
天线指向精度校正标准具体为：当俯仰角误差和方位角误差小于在轨标校系统的闭环控制精度，天线指向标校完成，该精度主要由传感器测量误差、控制误差、系统噪声和和差信号偏移误差决定，设传感器测量误差0.017°、控制误差0.011°、系统噪声0.0125°和和差信号偏移误差0.02°，则闭环控制精度为误差和方根0.031°。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于如下：
(1)选择待标定天线并确定对应的在轨标校系统，对在轨标校系统中射频通道的相移因子进行标定；
其中，在轨标校系统包括射频通道、捕跟接收机、天线控制器、天线驱动机构；
(2)根据地面信标站发送的自跟踪指令，利用标定后的在轨标校系统，对待标定天线进行在轨指向修正；
(3)根据步骤(2)所得在轨修正结果，实时对校正后天线指向的实际变化量进行反馈，若实际指向精度达到校正标准，则天线指向校正完成，否则在轨标校系统继续进行天线指向的校正，直至实际指向精度达到校正标准。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，对在轨标校系统的相移因子进行标定的具体步骤如下：
(S1)通过地面信标站向卫星待标定天线发送标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始角度位置；
(S2)对捕跟接收机锁定状态进行判断，若捕跟接收机未锁定，则当前标校信号与初始角度位置相差过多，进入步骤(S4)；若捕跟接收机锁定，则进入步骤(S3)；
(S3)判断待标定天线校准次数，若为第一次在轨校准，则进入步骤(S6)，否则根据捕跟接收机存储的当前配置下相移因子进行设置；
(S4)根据标校信号对待标定天线进行初步调整，将待标定天线由初始角度位置调整至最大角度位置，并进入步骤(S5)；
(S5)继续接受标校信号，记录待标定天线在当前时刻的初始调整角度位置，并继续进入步骤(S6)进行相移因子标定；
(S6)对射频通道的相移因子进行标定，结束相移因子标定。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：所述步骤(S4)中，将待标定天线由初始角度位置调整至接收信号最大时候的最大角度位置的具体步骤为：
(S401)在天线初始角度位置基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度N，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S402)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S403)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴正向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S404)在天线初始位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏N度，俯仰轴负向拉偏N度，测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测、俯仰角遥测、和信号AGC的值，然后发送开环转动指令，使得天线回到初始角度位置；
(S405)根据步骤(S401)～步骤(S404)所得不同天线位置的和信号AGC的最大值，以对应的方位角遥测、俯仰角遥测值作为该待标定天线重新开始校准的最大角度位置。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：获取最大角度位置过程中，所述预设角度N为0.05°。
5.根据权利要求2所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：所述步骤(S5)中，对在轨标校系统射频通道的天线相移因子进行在轨标定的具体步骤如下：
(S501)测量待标定天线初始角度位置的方位角误差电压遥测值ΔUA0、俯仰角误差电压遥测值ΔUE0，同时测量待标定天线初始角度位置的方位角遥测值ΔA0、俯仰角遥测值ΔE0；
(S502)接收地面信标站发送开环转动指令，将待标定天线方位轴正向拉偏0.1°；
(S503)测量待标定天线于拉偏后位置的方位角误差电压遥测值ΔUA1、俯仰角误差电压遥测值ΔUE1，同时测量待标定天线于拉偏后位置的方位角遥测值ΔA1、俯仰角遥测值ΔE1；
(S504)根据步骤(S501)、步骤(S503)所得角度遥测数据及电压遥测数据，计算射频通道的初始相移因子；
(S505)将步骤(S504)所得初始天线相移因子通过上注指令发送给捕跟接收机进行存储；
(S506)由地面信标站发送当前天线自跟踪校准指令，天线开始跟踪地面站信号转动，当天线停转后，记录待标定天线于当前停止位置的方位角遥测ΔA、俯仰角遥测ΔE，作为待标定天线的零位位置角度参数；
(S507)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴正向拉偏预设角度K，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S508)在天线零位位置角度基础上，将天线方位轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的俯仰角误差电压遥测ΔUA为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S509)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴正向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后发再送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S510)在天线零位位置角度基础上，将天线俯仰轴负向拉偏K度，连续发送以初始天线相移因子为中心上下波动范围为X的不同的相移因子发送给捕跟接收机，使天线在当前位置的方位角误差电压遥测ΔUE为0，记录此时对应的相移因子然后再发送自跟校准指令，使得天线跟踪回零位；
(S511)根据步骤(S507)～步骤(S510)所得不同天线位置的天线相移因子求平均值作为该待标定天线对应的标校系统射频通道的最终天线相移因子。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：天线相移因子在轨标定过程中，所述预设角度K为0.15°。
7.根据权利要求4所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：所述步骤(S504)中，射频通道的初始相移因子计算方法如下：
。
8.根据权利要求1所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，对待标定天线进行在轨修正具体方法为：
由地面信标站对标定后的待标定天线持续发送自跟踪指令并进行校准，测量每次校准后的待标定天线的方位角误差和俯仰角误差，若方位角误差和俯仰角误差减小则继续发送自跟踪指令直至方位角误差和俯仰角误差增大或不变；若方位角误差和俯仰角误差增大或不变，则发送当前天线停止转动指令，完成在轨修正。
9.根据权利要求1所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：
所述步骤(3)中，天线指向精度校正标准由传感器测量误差、控制误差、系统噪声和和差信号偏移误差共同决定。
10.根据权利要求5所述的一种适用于高通量卫星的多波束指向在轨标校方法，其特征在于：
所述步骤(S508)～步骤(S510)中，以初始天线相移因子为中心上下波动范围X为±20°。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111030745A (zh) * 2019-11-11 2020-04-17 中国空间技术研究院 一种星载波束天线自主校准方法
CN111953408A (zh) * 2020-08-26 2020-11-17 中国科学院微小卫星创新研究院 一种减小ngso系统终端离轴角的方法
CN112193439A (zh) * 2020-10-08 2021-01-08 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法
CN112213702A (zh) * 2020-09-25 2021-01-12 北京空间飞行器总体设计部 一种geo sar卫星波束指向标定方法
CN112325840A (zh) * 2020-10-14 2021-02-05 中国人民解放军63921部队 基于天体跟踪扫描的指向性天线角度快速标校方法
CN112468211A (zh) * 2020-10-30 2021-03-09 西安空间无线电技术研究所 跟踪天线在轨指向误差修正方法及天基测控通信系统
CN112556636A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 一种利用卫星提供的gps数据标校接收天线的方法
CN113078939A (zh) * 2021-03-24 2021-07-06 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种通信卫星多波束指向标校测量误差估计方法
CN113156225A (zh) * 2021-04-25 2021-07-23 上海航天测控通信研究所 一种深空高增益天线在轨指向校准方法
CN113949437A (zh) * 2021-09-18 2022-01-18 西安空间无线电技术研究所 一种基于信道模拟技术的中继捕跟外场试验模拟系统及方法
CN114244406A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 一种Ku用户多波束天线的校准方法
CN114819041A (zh) * 2022-05-05 2022-07-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种卫星多波束天线指向标校信号簇设计方法
CN114866131A (zh) * 2022-05-02 2022-08-05 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法
CN114944878A (zh) * 2022-05-16 2022-08-26 中国人民解放军32039部队 移动通信卫星的联合标校方法、装置和电子设备
CN115224487A (zh) * 2021-04-16 2022-10-21 中电科航空电子有限公司 一种机载相控阵天线的发射指向校调方法及系统
CN115580325A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 西安空间无线电技术研究所 多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法
WO2023087244A1 (zh) * 2021-11-19 2023-05-25 上海华为技术有限公司 一种双频馈源、天线设备和无线通信设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659488A (zh) * 2015-01-29 2015-05-27 四川安迪科技实业有限公司 一种卫星天线自动对星方法
CN104932544A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种单发天线的零位校正测试系统及方法
CN106990417A (zh) * 2017-03-08 2017-07-28 中国空间技术研究院 一种卫星转发器测试系统校准方法
CN108020850A (zh) * 2017-11-09 2018-05-11 西安空间无线电技术研究所 一种单通道单脉冲角跟踪系统相位在轨校准方法及系统
US20180233819A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 General Dynamics Mission Systems, Inc. Systems and methods for inertial navigation system to rf line-of sight alignment calibration
CN207753166U (zh) * 2018-01-19 2018-08-21 中国空间技术研究院 一种多点波束通信卫星测试天线的角度调节装置
CN109631945A (zh) * 2018-12-14 2019-04-16 北京遥测技术研究所 一种遥测地面站指向标校方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659488A (zh) * 2015-01-29 2015-05-27 四川安迪科技实业有限公司 一种卫星天线自动对星方法
CN104932544A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种单发天线的零位校正测试系统及方法
US20180233819A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 General Dynamics Mission Systems, Inc. Systems and methods for inertial navigation system to rf line-of sight alignment calibration
CN106990417A (zh) * 2017-03-08 2017-07-28 中国空间技术研究院 一种卫星转发器测试系统校准方法
CN108020850A (zh) * 2017-11-09 2018-05-11 西安空间无线电技术研究所 一种单通道单脉冲角跟踪系统相位在轨校准方法及系统
CN207753166U (zh) * 2018-01-19 2018-08-21 中国空间技术研究院 一种多点波束通信卫星测试天线的角度调节装置
CN109631945A (zh) * 2018-12-14 2019-04-16 北京遥测技术研究所 一种遥测地面站指向标校方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈东、刘乃金、马静: "GEO移动通信卫星多波束天线指向测量与精度分析", 《航天器工程》 *

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111030745A (zh) * 2019-11-11 2020-04-17 中国空间技术研究院 一种星载波束天线自主校准方法
CN111953408A (zh) * 2020-08-26 2020-11-17 中国科学院微小卫星创新研究院 一种减小ngso系统终端离轴角的方法
CN111953408B (zh) * 2020-08-26 2022-03-29 中国科学院微小卫星创新研究院 一种减小ngso系统终端离轴角的方法
CN112213702B (zh) * 2020-09-25 2023-07-25 北京空间飞行器总体设计部 一种geo sar卫星波束指向标定方法
CN112213702A (zh) * 2020-09-25 2021-01-12 北京空间飞行器总体设计部 一种geo sar卫星波束指向标定方法
CN112193439B (zh) * 2020-10-08 2021-03-19 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法
CN112193439A (zh) * 2020-10-08 2021-01-08 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法
CN112325840A (zh) * 2020-10-14 2021-02-05 中国人民解放军63921部队 基于天体跟踪扫描的指向性天线角度快速标校方法
CN112468211A (zh) * 2020-10-30 2021-03-09 西安空间无线电技术研究所 跟踪天线在轨指向误差修正方法及天基测控通信系统
CN112468211B (zh) * 2020-10-30 2023-02-28 西安空间无线电技术研究所 跟踪天线在轨指向误差修正方法及天基测控通信系统
CN112556636A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 一种利用卫星提供的gps数据标校接收天线的方法
CN112556636B (zh) * 2020-11-30 2022-11-11 国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 一种利用卫星提供的gps数据标校接收天线的方法
CN113078939A (zh) * 2021-03-24 2021-07-06 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种通信卫星多波束指向标校测量误差估计方法
CN115224487A (zh) * 2021-04-16 2022-10-21 中电科航空电子有限公司 一种机载相控阵天线的发射指向校调方法及系统
CN113156225A (zh) * 2021-04-25 2021-07-23 上海航天测控通信研究所 一种深空高增益天线在轨指向校准方法
CN113156225B (zh) * 2021-04-25 2022-05-27 上海航天测控通信研究所 一种深空高增益天线在轨指向校准方法
CN113949437B (zh) * 2021-09-18 2024-03-26 西安空间无线电技术研究所 一种基于信道模拟技术的中继捕跟外场试验模拟系统及方法
CN113949437A (zh) * 2021-09-18 2022-01-18 西安空间无线电技术研究所 一种基于信道模拟技术的中继捕跟外场试验模拟系统及方法
CN114244406A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 一种Ku用户多波束天线的校准方法
WO2023087244A1 (zh) * 2021-11-19 2023-05-25 上海华为技术有限公司 一种双频馈源、天线设备和无线通信设备
CN114866131A (zh) * 2022-05-02 2022-08-05 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法
CN114819041B (zh) * 2022-05-05 2023-04-07 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种卫星多波束天线指向标校信号簇设计方法
CN114819041A (zh) * 2022-05-05 2022-07-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种卫星多波束天线指向标校信号簇设计方法
CN114944878A (zh) * 2022-05-16 2022-08-26 中国人民解放军32039部队 移动通信卫星的联合标校方法、装置和电子设备
CN114944878B (zh) * 2022-05-16 2024-02-13 中国人民解放军32039部队 移动通信卫星的联合标校方法、装置和电子设备
CN115580325A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 西安空间无线电技术研究所 多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法

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