CN112290991A - 一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置。所述方法包括：在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。本发明实施例可以解决在中继卫星出厂前捕获跟踪性能验证的外场试验中的用户终端等效问题。

Description

一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置

技术领域

本发明涉及中继卫星试验技术领域，特别是一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置。

背景技术

任务来源于中继卫星系统外场试验所取得的技术总结。中继卫星工作在GEO轨道上，为中低轨道目标飞行器提供数据中转业务，这些中低轨道目标飞行器作为中继卫星服务对象，统称中继用户终端(简称“用户终端”)，地面测控站可通过地面站天线，将测控信息、语音或图像信息等通过前向链路，经中继卫星传递给用户终端；同样用户终端实现将返向遥测、语音或图像信息等组帧通过返向链路，经中继卫星传递给地面测控站，实现天基测控。信息传递的前提是必须要建立可靠的传输链路，涉及到中继卫星星间链路天线和用户终端天线如何实现双向捕获。随着中继卫星的更新迭代，中继卫星通信容量更大，系统更加复杂，中继卫星系统地面进行中继与用户终端之间动态跟踪的等效验证变得尤为困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中继卫星跟踪性能的试验方法包括：

在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；

在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；

基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；

控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；

根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

可选地，所述在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户之间的通信链路，包括：

在进行地面试验时，将所述中继卫星置于试验楼半开放吸波暗室内，并将所述用户终端置于试验楼正对侧的扫描塔架里的吊舱内；

建立所述中继卫星与用户之间的通信链路。

可选地，在所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息之前，还包括：

根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

验证所述空间距离是否满足试验要求；

在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息的步骤。

可选地，所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息，包括：

在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

可选地，所述基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向，包括：

根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种中继卫星跟踪性能的试验装置，包括：

通信链路建立模块，用于在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；

数据信息获取模块，用于在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；

波束指向确定模块，用于基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；

卫星指向跟踪模块，用于控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；

跟踪性能确定模块，用于根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

可选地，所述通信链路建立模块包括：

卫星终端放置单元，用于在进行地面试验时，将所述中继卫星置于试验楼的电测厂房中的半开放吸波暗室内，并将所述用户终端置于试验楼正对侧的扫描塔架里的吊舱内；

通信链路建立单元，用于建立所述中继卫星与用户之间的通信链路。

可选地，还包括：

空间距离计算模块，用于根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

空间距离验证模块，用于验证所述空间距离是否满足试验要求；

数据获取执行模块，用于在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述数据信息获取模块。

可选地，所述数据信息获取模块包括：

数据信息获取单元，用于在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

轨道根数获取单元，用于获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

可选地，所述波束指向确定模块包括：

卫星速度计算单元，用于根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

终端速度计算单元，用于根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

波束指向计算单元，用于基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明实施例提供了一种中继卫星跟踪性能的试验方法及装置。通过在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。本发明实施例可以解决在中继卫星出厂前捕获跟踪性能验证的外场试验中的用户终端等效问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种中继卫星跟踪性能的试验方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种中继卫星试验场景的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种天线场随距离变化的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种天线主瓣波束宽度及方向性随距离变化关系的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种天线坐标系下指向的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用户星距离增量计算的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种吊舱加载数组后运动的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种终端量化出来数组平面轨迹的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种中继卫星捕获跟踪用户终端全过程曲线的示意图；

图10为本发明实施例提供的一种用户终端等效系统的示意图；

图11为本发明实施例提供的一种BPSK解调星座图及波形的示意图；

图12为本发明实施例提供的一种QPSK解调星座图及波形的示意图；

图13为本发明实施例提供的一种8PSK解调星座图及波形的示意图；

图14为本发明实施例提供的一种BPSK、QPSK和8PSK信号加噪仿真星座的示意图；

图15为本发明实施例提供的一种中继卫星跟踪性能的试验方法的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种中继卫星跟踪性能的试验方法的步骤流程图，如图1所示，该中继卫星跟踪性能的试验方法具体可以包括如下步骤：

步骤101：在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路。

本发明实施例可以应用于对中继卫星的跟踪性能进行地面测试的场景中。

在进行地面试验的过程中，可以建立中继卫星与用户和终端之间的通信链路，具体地，可以结合图2所示，地面测控站进行测控，保证中继卫星稳定运行，地面站天线始终指向中继卫星的对地天线->用户终端根据轨道在可视弧段通过程序引导指向中继卫星方向->当用户终端进入到中继卫星全天候辐射的信标信号波束后，(用户终端天线前向跟踪通道信号强度达到一定阈值后)自动切换到自动跟踪模式->用户终端在动态运动下通过角误差体制保持与中继卫星的动态跟踪，链路稳定后发送返向数传信号->中继卫星根据所服务用户终端发出的返向信号，同样根据角误差跟踪体制，对用户终端进行捕获跟踪->前返向链路建立完成后，进行信息交互，完成用户终端的信息摆渡。

为了在地面进行有效验证，必须要有用户终端的运动的载体的等效以及各类终端发出的数据源的等效，地面试验时将中继卫星3放置在试验楼半开放吸波暗室中，将用户终端2放置在试验楼正对侧的扫描塔架1内的吊舱里。

吊舱安装在扫描塔架的立柱上，吊舱可在立柱上上下运动，立柱可左右运动，从而实现吊舱在扫描塔架平面内的二维运动，吊舱保障供电、照明、通信及温湿度监测与控制，将中继用户终端设备放置到吊舱内并进行连接，将中继用户终端天线固连在吊舱外的圆盘法兰上，用电缆将中继用户终端天线(含转动机构)收发接口用电缆连接到吊舱中的设备上，实现用户终端系统的搭建。吊舱按照一定轨迹运动，实现中继用户终端的运动，为中继卫星形成动态跟踪目标对象。依托光纤网络实现远程吊舱内仪器设备的加电及状态监视。

当然，在建立通信链路之前，还需要进行链路预算，以确保通信链路可满足试验电平调节范围，具体地，电磁信号在空气中传输信号会衰减，因此需要对用户终端的EIRP及信号电平调节范围进行计算。根据公式(2)进行计算。

A＝20log(L)+20log(f)+32.44 (2)

其中：

L为距离，单位为km；

f为频率，单位为MHz；

将试验距离和试验传输频率代入公式2，通过计算得出用户终端输出的最大信号为涵盖中继卫星最大输入信号电平。信号调整范围满足试验所需的动态调整范围。

在建立中继卫星与用户终端之间的通信链路之后，执行步骤102。

步骤102：在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息。

在建立中继卫星与用户终端之间的通信链路之后，可以控制用户终端处于运动状态，进而在终端处于运动状态的情况下，实现对中继卫星的跟中性能进行测试。

在控制用户终端处于运动状态的过程中，可以获取用户终端对应的空间位置数据信息和中继卫星的卫星轨道数据信息。

当然，在获取空间位置数据信息和中继卫星的卫星轨道数据信息之前，还可以验证空间距离是否满足试验要求，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，在上述步骤102之前，还可以包括：

步骤A1：根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

步骤A2：验证所述空间距离是否满足试验要求；

步骤A3：在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息的步骤。

在本发明实施例中，试验时应对试验距离进行可行性分析。圆形反射面天线抛物面的场与距离变换可以计算出用户终端与中继卫星距离验证空间距离是否满足试验要求。天线场与距离变换示意图见图3所示。

场的角度分布与距离无关。严格地讲，只有离开天线的距离为无穷大时才有这样的特性，但在某个距离上，场的角分布与无穷远的角分布误差在允许范围内，才把该点至无穷远的区域公认为与近场分界距离R需满足如公式(1)要求：

其中：D为天线口面直径；

λ为信号的波长。

根据近场测试相关理论研究，该距离可缩短至1/4R₀，因距离缩短带来的测试误差微小，对试验结果影响可以忽略。因此试验距离可以满足理论要求。天线的主瓣波束宽度及方向性随距离变化关系见图4所示。

在验证中继卫星与用户终端之间的空间距离满足试验要求时，则执行步骤102。

对于获取空间位置数据信息和卫星轨道数据信息的过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的另一种具体实现方式中，上述步骤102可以包括：

子步骤B1：在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

子步骤B2：获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

在本发明实施例中，要完成中继卫星外场跟踪性能的验证，就要计算出用户终端指向中继卫星的指向算法。用户终端天线指向计算是通过中继空间位置数据和中继卫星轨道数据进行计算的，通过天线伺服控制器接收星务计算机总线提供的用户终端空间位置数据以及中继星轨道数据，进行轨道预报计算，再根据轨道预报结果计算出的位置信息，计算出下一时刻天线的波束指向，控制天线转动指向这一角度，实现对中继星的指向跟踪。因此用户终端要实现中继的指向跟踪，必须要有三个输入条件：用户终端的位置信息数据、中继卫星瞬时轨道根数、用户终端安装平台卫星的姿态数据。

A)用户终端的位置信息数据

用户终端的位置信息数据，来自卫星空间位置接收机，由星务转发，通常1秒1次，使用WGS84坐标系，参数包含空间位置数据时间(UTC时间)、X轴、Y轴、Z轴坐标，X轴速度Xv、Y轴速度Yv、Z轴速度Zv。

B)中继卫星瞬时轨道根数

中继卫星瞬时轨道根数由地面上注，24小时一次，参数包含根数历元(北京时间，精度0.001s)、轨道半长轴a(米)、轨道偏心率e、轨道倾角i(度)、升交点赤经Ω(度)、近地点幅角ω(度)、平近点角M(度)。

C)姿态数据

姿态数据由星务转发，通常1秒1次，包含偏航角，俯仰角，滚动角，及偏航角速度，俯仰角速度，滚动角速度六个参数。

在获取用户终端对应的空间位置数据信息和中继卫星对应的卫星轨道数据信息之后，执行步骤103。

步骤103：基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向。

在获取用户终端对应的空间位置数据信息和中继卫星对应的卫星轨道数据信息之后，可以基于空间位置数据信息和中继卫星对应的卫星轨道数据信息确定出用户终端的天线在下一时刻的波束指向，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的另一种具体实现方式中，上述步骤103可以包括：

子步骤C1：根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

子步骤C2：根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

子步骤C3：基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

在本发明实施例中，指向算法计算过程首先算出用户终端J2000坐标系下位置速度和中继星J2000坐标系下位置速度，再根据两者在J2000位置坐标系下位置速度，计算出天线指向。

A)通过空间位置数据计算出用户终端J2000坐标系的位置速度

空间位置数据来自卫星空间位置接收机，由星务转发，通常1秒1次，使用WGS84坐标系，包含空间位置数据时间(UTC时间)、X轴、Y轴、Z轴坐标，X轴速度Xv、Y轴速度Yv、Z轴速度Zv。

B)计算中继星J2000坐标系位置速度

中继卫星轨道预报采用二体外推的计算方法，计算中继卫星的轨道根数，转换为J2000惯性系下的位置速度。

在二体模型下，a、e、i、Ω、ω都不变,M随时间变化：M＝M₀+n·(t-t₀)

μ＝398600.4415e9

在通过a、e、i、Ω、ω、M可计算出中继星J2000惯性系下的位置速度。

设J2000.0赤道坐标系下用户终端到中继星的指向矢量为

速度矢量为

用户终端轨道坐标下的指向矢量为

速度矢量为

则有:

其中R_RTN定义如下：

设

为卫星J2000.0赤道坐标系速度矢量，

x_S,y_S,z_S为卫星J2000.0赤道坐标系位置矢量。

则

C)计算天线指向

在完成了两颗卫星J2000惯性系下，用户终端和中继星的位置速度。再通过坐标变换求出天线指向角，具体过程如下：

求出用户终端相对于中继星的指向矢量，按照J2000惯性系→用户终端轨道坐标系→用户终端本体坐标系→用户终端天线参考坐标系→用户终端天线坐标系→天线X、Y轴角度的过程进行计算。

在进行J2000惯性坐标系到用户轨道坐标系的转换中，需要如下处理：

设J2000.0赤道坐标系下用户终端到中继星的指向矢量为

速度矢量为

用户终端轨道坐标下的指向矢量为

速度矢量为

则有

其中R_RTN定义如下：

设

为卫星J2000.0赤道坐标系速度矢量，

x_S,y_S,z_S为卫星J2000.0赤道坐标系位置矢量。

则：

在计算算出卫星轨道坐标系下的指向矢量后，再考虑卫星姿态，天线安装位置，可以算出天线坐标系下指向矢量，如图5所示。

在计算出指向矢量后，根据下面公式，可以计算出指向角。

至此，就计算出了用户终端到中继星X轴电机和Y轴电机转动的角度。

接下来便要解决如何将算法计算出的指向角度反演到成扫描塔架上的运动轨迹的问题。为了简化且不失一般化，利用微分思想，截取某时刻轨道运行的一小片段，进行相同时间间隔(如1秒)下单一轴角度(X轴或Y轴，此处用X轴举例)指向如何转换成速度增量问题进行说明。如图6所示，由图6可以看出，已知中继卫星与用户终端的距离h、T0～T3指向中继卫星的角度，根据三角函数arctan(αi)关系便可计算出a、b、c的距离，从而得出a、b、c的距离，这样便可以计算出相同Δt时间内用户终端的距离增量，L_AB(L_AB＝c-b)、L_BC(L_BC＝b-a)、L_CD(L_CD＝a)。Y轴指向角度也可以通过相同的计算方法获取举例增量。从而获取到相同间隔Δt的X、Y的距离增量的数组，将该数据注入扫描塔架控制系统。要实现完全等效，还需要对算法进行比对验证，算法比对验证依靠STK仿真结果和算法得出的结果进行比对。通过算法进行编程获取得数据与STK仿真软件仿真结果进行对比。通过设置中继卫星与用户终端的轨道参数，便可以计算出该时间段用户终端的位置指向。

步骤104：控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪。

步骤105：根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

在确定波束指向之后，可以控制用户终端的天线指向波束指向，对中继卫星进行指向跟踪，以根据跟踪结果确定出中继卫星的跟踪性能。

将生成的轨迹数据通过EXCEL注入到扫描塔架控制程序，程序加载数组将按照点位进行运动，吊舱加载数组后运动示意图见图7所示。某用户终端量化出来数组平面轨迹图见图8所示。

根据终端试验方法，将用户终端的轨道参数注入控制系统，在用户终端轨道起点，偏置一定角度(以俯仰向为例)后，同时启动螺旋扫描。扫描进入用户终端信号，当达到捕获门限时，有程控跟踪转到自定跟踪模式，完成捕获跟踪全过程，根据过程如图9所示。

用户终端多模式数据，通过编程产生波形文件，通过光纤网络远程注入波形产生器，由矢量信号源进行外部调制，完成调制，将矢量信号源输出信号通过射频信号接入到吊舱外的中继天线发射接口。连接关系见如10所示。

经调试，用户终端多模式数据源能实现BPSK/QPSK/8PSK信号的产生，IQ波形无畸变，频谱正常，经过高速解调设备解调正常，数据波形及解调星座如见图11～13所示。

该程序还能对信号加噪函数进行添加高斯白噪声，从而改变信号质量。通过matlab分别对BPSK、QPSK和8PSK信号在SNR＝40、20、10、5进行仿真，仿真结果见图14所示。

由仿真结果看，SNR数字越小，星座越发散，这和预期结果一致。将程序生成的带有加噪功能生成的“.bin”文件，通过LNA接口以TCP方式注入波形发生器，通过信号外时钟触发波形发生器，再由矢量信号源调制，经远程衰减后送到用户终端天线。

本发明实施例提供的中继卫星跟踪性能的试验方法，通过在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。本发明实施例可以解决在中继卫星出厂前捕获跟踪性能验证的外场试验中的用户终端等效问题。

实施例二

参照图15，示出了本发明实施例提供的一种中继卫星跟踪性能的试验装置的结构示意图，如图15所示，该中继卫星跟踪性能的试验装置具体可以包括如下模块：

通信链路建立模块201，用于在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；

数据信息获取模块202，用于在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；

波束指向确定模块203，用于基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；

卫星指向跟踪模块204，用于控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；

跟踪性能确定模块205，用于根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

可选地，所述通信链路建立模块201包括：

卫星终端放置单元，用于在进行地面试验时，将所述中继卫星置于试验楼半开放吸波暗室内，并将所述用户终端置于试验楼正对侧的扫描塔架里的吊舱内；

通信链路建立单元，用于建立所述中继卫星与用户之间的通信链路。

可选地，还包括：

空间距离计算模块，用于根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

空间距离验证模块，用于验证所述空间距离是否满足试验要求；

数据获取执行模块，用于在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述数据信息获取模块202。

可选地，所述数据信息获取模块202包括：

数据信息获取单元，用于在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

轨道根数获取单元，用于获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

可选地，所述波束指向确定模块203包括：

卫星速度计算单元，用于根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

终端速度计算单元，用于根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

波束指向计算单元，用于基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

本发明实施例提供的中继卫星跟踪性能的试验装置，通过在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。本发明实施例可以解决在中继卫星出厂前捕获跟踪性能验证的外场试验中的用户终端等效问题。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和技术实质的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

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)

1.一种中继卫星跟踪性能的试验方法，其特征在于，包括：

在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；

在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；

基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；

控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；

根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户之间的通信链路，包括：

在进行地面试验时，将所述中继卫星置于试验楼半开放吸波暗室内，并将所述用户终端置于试验楼正对侧的扫描塔架里的吊舱内；

建立所述中继卫星与用户之间的通信链路。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息之前，还包括：

根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

验证所述空间距离是否满足试验要求；

在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息，包括：

在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向，包括：

根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

6.一种中继卫星跟踪性能的试验装置，其特征在于，包括：

通信链路建立模块，用于在进行地面试验的过程中，建立中继卫星与用户终端之间的通信链路；

数据信息获取模块，用于在控制所述用户终端处于运动状态的过程中，获取所述用户终端对应的空间位置数据信息和所述中继卫星对应的卫星轨道数据信息；

波束指向确定模块，用于基于所述空间位置数据信息和所述卫星轨道数据信息，确定所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；

卫星指向跟踪模块，用于控制所述用户终端的天线指向所述波束指向，对所述中继卫星进行指向跟踪；

跟踪性能确定模块，用于根据跟踪结果，确定所述中继卫星的跟踪性能。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通信链路建立模块包括：

卫星终端放置单元，用于在进行地面试验时，将所述中继卫星置于试验楼半开放吸波暗室内，并将所述用户终端置于试验楼正对侧的扫描塔架里的吊舱内；

通信链路建立单元，用于建立所述中继卫星与用户之间的通信链路。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

空间距离计算模块，用于根据圆形反射面天线抛物面的场与距离变换算法，计算得到所述中继卫星与所述用户终端之间的空间距离；

空间距离验证模块，用于验证所述空间距离是否满足试验要求；

数据获取执行模块，用于在确定所述空间距离满足试验要求的情况下，执行所述数据信息获取模块。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据信息获取模块包括：

数据信息获取单元，用于在所述用户终端处于运动状态的过程中，根据卫星空间位置接收机获取所述用户终端在当前时刻的空间位置数据信息；所述空间位置数据信息包括时间信息、空间坐标信息和三轴速度信息；

轨道根数获取单元，用于获取所述中继卫星对应的卫星瞬时轨道根数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述波束指向确定模块包括：

卫星速度计算单元，用于根据所述卫星瞬时轨道根数，计算得到所述中继卫星在J2000惯性系下的卫星位置速度；

终端速度计算单元，用于根据所述空间位置数据信息，计算得到所述用户终端在在J2000惯性系下的终端位置速度；

波束指向计算单元，用于基于所述卫星位置速度、所述终端位置速度和坐标变换方式，计算得到所述用户终端的天线在下一时刻的波束指向；所述波束指向包括所述用户终端到所述中继卫星的X轴电机的波束指向角和所述用户终端到所述中继卫星的Y轴电机的波束指向角。

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