CN110708105A - 一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航天测控领域，特别涉及一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法。为满足急剧增长的卫星测控和运控业务需求，有效降低测运控系统建设成本，本发明提出一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法，通过天线组阵技术将多个小口径天线合成等效为一个大口径天线，既可以支持多星低速率并发测控业务，也可以支持单星高速率运控业务。本发明无需建设大口径运控数据接收天线，能有效节约系统建设成本。

Description

一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法
技术领域
本发明涉及航天测控领域，特别涉及一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法。
背景技术
卫星数量的剧增带来了急迫的卫星测运控需求。测运控是连接地面与卫星的生命线，承担着星地通信、卫星工况监视、上行控制、载荷数据接收、在轨管理、变轨机动支持等一系列关键任务。不同业务类型的卫星有不同测运控需求，主要可以分为两大块：一是所有卫星都需要的常规测控业务，包括遥测、遥控和外测，由于卫星数量多，目前主用的抛物面类型天线通常一次只能跟踪一颗卫星，所以需要越来越多的地面站和测控天线，但这类业务的上下行数据率都较小，小口径天线就可以满足要求；二是卫星运控业务的数据量在不断增大，特别是遥感测绘类卫星，需要20Mbps甚至1Gpbs以上的高数据率下行接收，这类业务需要大口径天线提供高的G/T值(地面站天线的主要性能指标，通常口径越大G/T值越高，性能越好)，以提升数据接收速率。
为同时满足上述两方面的需求，建设大口径天线兼顾测控和运控业务是常规解决方法，但天线的造价随着天线口径的扩大而急剧增加，导致卫星测运控系统的建设成本非常高。
发明内容
本发明目的是提出一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法，通过天线组阵技术将多个小口径天线合成等效为一个大口径天线，同时满足卫星测控和运控业务需求，有效降低测运控系统建设成本。
本发明的目的可以通过以下措施达到：利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法，包括如下步骤：
步骤1：当开展低速率测控业务时，每个天线独自完成卫星的测控数据收发；
步骤2：当开展高速率运控业务时
步骤201：首先利用多个(4个以上)天线同时接收同一颗卫星的信号，进行数字采样后利用光纤传输到组阵合成器；
步骤202：然后，组阵合成器选择其中信噪比最高的一路信号作为参考信号，与其它路信号进行互相关处理，获得其它路信号相对参考信号的时延；
步骤203：修正其它路信号的传输时延后，与参考信号进行加权求和，加权因子为各路信号的Eb/N0(每比特信号能量与噪声功率谱密度的比值)；
步骤204：最后，组阵合成器输出叠加后的合成信号，送入数据解调器完成数据解调。
本发明具有以下有益效果：
本发明只需要建设多个较小口径天线，系统建设成本显著降低。当开展低速率测控业务时，每个天线可以单独完成卫星测控数据收发，具备支持多星并发测控能力。当开展高速率运控业务时，利用天线组阵方法将多个天线等效成一个更大口径天线，满足单星高码速率运控业务数据接收。
附图说明
图1为本发明天线组阵工作流程图。
具体实施方式
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
参阅图1，本发明具体实施步骤如下：
步骤1：单颗卫星需要进行低速率测控时，选择任一天线独立完成卫星的测控数据收发；当多颗卫星需要开展低速率并发测控时，每个天线可以各自跟踪一颗卫星完成测控数据收发，实现多颗卫星同时测控；
步骤2：当某颗卫星1需要开展高速率运控数据接收时：
步骤201：首先利用多个(4个以上)天线，如图1中天线201、天线202、天线203至到天线204，同时接收该卫星1的信号，分别进行对应的数字采样401、数字采样402、数字采样403及数字采样404后利用光纤传输到组阵合成器5中；
步骤202：然后，组阵合成器5选择其中信噪比最高的一路信号作为参考信号，如图中参考信号3，与其它路信号进行互相关处理6，获得其它路信号相对参考信号的时延801、时延802及时延803；
步骤203：修正其它路信号的传输时延后，与参考信号进行加权求和，加权因子901、加权因子902、加权因子903及加权因子904分别为各路信号的Eb/N0(每比特信号能量与噪声功率谱密度的比值)；
d)最后，组阵合成器5输出叠加10后的合成信号11，送入数据解调器12完成数据解调，从而完成该卫星1高速率运控数据接收。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，对本领域一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书实施例的内容不应该理解为对本发明的限制。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用地面站天线组阵开展卫星测运控的方法，其特征在于，
包括如下步骤：
步骤1：当开展低速率测控业务时，每个天线独自完成卫星的测控数据收发；
步骤2：当开展高速率运控业务时：
步骤201：首先利用4个以上天线同时接收同一颗卫星的信号，进行数字采样后利用光纤传输到组阵合成器；
步骤202：组阵合成器选择其中信噪比最高的一路信号作为参考信号，与其它路信号进行互相关处理，获得其它路信号相对参考信号的时延；
步骤203：补偿其它路信号的传输时延后，与参考信号进行加权叠加处理，加权因子为各路信号归一化信噪比；
步骤204：组阵合成器输出叠加后的合成信号，送入数据解调器完成数据解调，从而完成该卫星高速率运控数据接收。
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