CN113438006B - 卫星信号捕获方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星信号捕获方法、装置、系统和存储介质，涉及卫星通信领域。卫星信号捕获方法包括：根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及待接入的卫星对应的、天线的初始姿态；控制天线在基于天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收卫星发送的多个参考信号、并记录天线的相应的姿态；根据多个参考信号的电平强度的大小，确定天线的目标姿态；根据天线的目标姿态对天线进行调整，以便天线的终端接入卫星提供的卫星网络。通过本发明的实施例，可以提高对卫星信号捕获和入网的速度，增加了有效通信的时间。

Description

卫星信号捕获方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种卫星信号捕获方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

低轨宽带卫星相比地球同步卫星具有卫星运动速度快、单星过顶服务时间短、卫星和波束切换频繁等特点。用户终端必须在卫星过顶的短时间内利用较窄的用户波束快速捕获并锁定卫星信号，尽可能增加有效通信时间。

目前对卫星捕获的方法大部分基于2种情况，一种是以铱星通信为代表的低轨窄带卫星通信。由于低轨窄带卫星的频段低、卫星波束范围宽、终端天线方向性弱，因此对卫星信号的捕获较容易，只需要在卫星服务期间搜索导频信号并提出通信请求即可，不需要对天线指向等做特别调整就可实现92％-95％的捕获成功率。另一种是高频段地球同步卫星，包括从C波段到Ka波段的频段。这种卫星下行用户链路波束较窄，终端一般采用抛物面或相控阵等面天线，根据卫星定点位置和预设的广播参考信号捕获卫星信号。由于地球同步卫星相对地面的位置比较固定，一次捕获成功率在85％左右，即便初次捕获不成功，多次捕获对通信的影响也较小。

发明内容

发明人经过分析后发现，对于正在快速发展的低轨宽带卫星通信系统，因其频率高、波束窄，且多颗卫星构成的卫星星座相对地面高速运动，单星有效过顶服务时间小于200秒，因此对单次捕获成功率要求高。终端需要在尽可能短的时间内完成对卫星信号捕获和入网，以增加有效通信时间。

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：在低轨宽带卫星通信系统中，如何提高终端捕获卫星信号的效率。

根据本发明一些实施例的第一个方面，提供一种卫星信号捕获方法，包括：根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及待接入的卫星对应的、天线的初始姿态；控制天线在基于天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收卫星发送的多个参考信号、并记录天线的相应的姿态；根据多个参考信号的电平强度的大小，确定天线的目标姿态；根据天线的目标姿态对天线进行调整，以便天线的终端接入卫星提供的卫星网络。

在一些实施例中，卫星信号捕获方法还包括：在天线的终端接入卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。

在一些实施例中，卫星信号捕获方法还包括：在天线的终端接入卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。

在一些实施例中，卫星信号捕获方法还包括：在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态；控制天线在基于准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点；根据调整后的天线的姿态对惯导系统提供的惯导参数进行修正。

在一些实施例中，卫星信号捕获方法还包括：在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制天线在基于目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

在一些实施例中，卫星信号捕获方法还包括：根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻，以便在卫星过顶时刻前预设时段，控制天线在扫描范围内扫描。

在一些实施例中，控制天线在扫描范围内扫描包括：在天线为抛物面天线的情况下，驱动天线的方位电机和俯仰电机运动，以便天线的面法向指向初始姿态；或者，在天线为相控阵天线的情况下，通过天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向初始姿态。

在一些实施例中，卫星为低轨宽带卫星。

根据本发明一些实施例的第二个方面，提供一种卫星信号捕获装置，包括：初始姿态确定模块，被配置为根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及待接入的卫星对应的、天线的初始姿态；扫描模块，被配置为控制天线在基于天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收卫星发送的多个参考信号、并记录天线的相应的姿态；目标姿态确定模块，被配置为根据多个参考信号的电平强度的大小，确定天线的目标姿态；姿态调整模块，被配置为根据天线的目标姿态对天线进行调整，以便天线的终端接入卫星提供的卫星网络。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置还包括：星历更新模块，被配置为在天线的终端接入卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置还包括：状态切换模块，被配置为在天线的终端接入卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置还包括：跟踪模块，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态；控制天线在基于准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点；根据调整后的天线的姿态对惯导系统提供的惯导参数进行修正。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置还包括：跟踪模块，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制天线在基于目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置还包括：过顶时刻确定模块，被配置为根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻，以便在卫星过顶时刻前预设时段，控制天线在扫描范围内扫描。

在一些实施例中，扫描模块进一步被配置为在天线为抛物面天线的情况下，驱动天线的方位电机和俯仰电机运动，以便天线的面法向指向初始姿态；或者在天线为相控阵天线的情况下，通过天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向初始姿态。

在一些实施例中，卫星为低轨宽带卫星。

根据本发明一些实施例的第三个方面，提供一种卫星信号捕获装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述任意一种卫星信号捕获方法。

根据本发明一些实施例的第四个方面，提供一种卫星信号捕获系统，包括：天线组件，包括天线；以及，天线终端，包括前述任意一种卫星信号捕获装置。

在一些实施例中，天线为抛物面天线；天线组件还包括：方位电机，用于驱动抛物面天线进行方位运动；俯仰电机，用于驱动抛物面天线进行俯仰运动；以及，射频模块，用于通过抛物面天线进行无线信号的发送和接收。

在一些实施例中，天线组件还包括：伺服单元，用于控制天线的指向；天馈单元，用于将电信号和电磁波互相转化，以完成发射信号的空间辐射、接收信号的空间接收和收发滤波，天线位于天馈单元中；以及，集光纤配线单元ODU，与天馈单元连接，用于发射链路和接收链路与中频的变换。

在一些实施例中，天线为相控阵天线，包括二维天线阵；天线组件还包括：波控模块，用于控制天线的波束主瓣的指向。

根据本发明一些实施例的第五个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现前述任意一种卫星信号捕获方法。

上述发明中的一些实施例具有如下优点或有益效果：通过本发明的实施例，可以利用已知的、非精确的卫星星历数据进行低精确度的计算、以确定天线的初始姿态，再通过扫描获得参考信号的电平最大值以完成卫星的捕获。从而，提高了对卫星信号捕获和入网的速度，增加了有效通信的时间。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获方法的流程示意图。

图2A和2B示例性地示出了天线扫描的示意图。

图3示出了根据本发明一些实施例的卫星跟踪方法的流程示意图。

图4示出了根据本发明另一些实施例的卫星跟踪方法的流程示意图。

图5示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。

图6示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获系统。

图7示出了抛物面天线的天线组件的结构示意图。

图8示出了相控阵天线的天线组件的结构示意图。

图9示出了根据本发明另一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。

图10示出了根据本发明又一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，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，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的卫星信号捕获方法包括步骤S102～S110。

在步骤S102中，根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及待接入的卫星对应的、天线的初始姿态。

在一些实施例中，卫星星历数据是终端上一次入网时获取的，或者是更早获取的。获取的卫星星历数据可以存储在天线终端中。卫星星历数据又称为标准两行轨道数据格式(Two-Line Orbital Element，简称：TLE)，包括卫星编号、轨道高度、卫星倾角等信息。终端具备定位测姿态装置，终端可根据星历信息通过星历外推算法，即可获得终端上空的卫星数量、卫星位置、过境时间，通过终端位置、姿态信息及卫星运动轨迹，即可获得用于指向卫星的方位、俯仰角信息。

在一些实施例中，天线的位置信息从惯导系统中获取。除了位置以外，惯导系统还可以提供天线的姿态。卫星为低轨宽带卫星。

在一些实施例中，根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻，以便在卫星过顶时刻前预设时段，控制天线在扫描范围内扫描。从而，可以提高捕获效率。

由于预先获取的卫星星历数据并不是最新的数据，可能存在一定误差。因此，终端在确定初始姿态后，可以对天线进行相应的调整，以便更准确地对准卫星。

在步骤S104中，控制天线在基于天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收卫星发送的多个参考信号、并记录天线的相应的姿态。

例如，在初始姿态指向的方向附近进行“之”字扫描，扫描速度和范围可以根据波束宽度和星历指向误差的大小决定。以1m口径的天线为例，其3dB波束宽度为1.2°。在低仰角时，其3dB波束宽度在卫星轨道面的投影较大。当终端正好位于星下点时，其3dB波束在轨道面投影最小。在天线的终端搜索卫星时，为了实现天线直接指向卫星方向，需要卫星在3dB波束的轨道面的投影中；卫星的法向运动在投影中位置基本不变，可忽略不计。卫星相对于地面的运动主要为迹向方向，因此实际对卫星轨道迹向指标要求较高。表1示例性地示出了动中通系统(又称为移动中的卫星地面站通信系统)中的指向波束误差。

表1

误差项	误差影响(°)
		动态角度测量误差	0.15
天线光电不一致	0.07
		方位运动偏差	0.04
俯仰运动偏差	0.04
		架构误差	0.04
标定误差	0.08
		总误差影响	0.194(RMS)

根据表1中动中通的指向误差，天线本身指向误差在0.2°左右，留给卫星的误差范围为0.6°，以预留0.1°的余量。将其转换为1175km(卫星轨道高度)的高度投影，得到对其迹向误差不超过10km的结果。

星历的时效性主要取决于终端获得星历信息后的外推模型。对于普通通信终端，其计算能力有限，采用的外推模型一般为4×4阶。外推超过14天、计算的卫星迹向误差超过10km，即视为超过有效期，因此可认为星历有效期为14天。

在一些实施例中，在天线为抛物面天线的情况下，驱动天线的方位电机和俯仰电机运动，以便天线的面法向指向初始姿态。

在一些实施例中，在天线为相控阵天线的情况下，通过天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向初始姿态。

从而，抛物面天线和相控阵天线均可以采用本发明的方法。

在步骤S106中，根据多个参考信号的电平强度的大小，确定天线的目标姿态。

图2A和2B示例性地示出了天线扫描的示意图。天线搜索到参考信号后，继续进行如图2A所示的、从A到B的“之”字形摆动，以搜寻参考信号最大值，并进行多个点位的信号电平值比对。图2B中的A1、A2、0是3个扫描点，其中，在0点处扫描得到的电平值最大。此时，可以确定天线在0点处基本准确对准卫星。

在步骤S108中，根据天线的目标姿态对天线进行调整，以便天线的终端接入卫星提供的卫星网络。

在一些实施例中，在天线的终端接入卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。从而，可以提升后续跟踪或者卫星搜索的准确率和效率。

通过上述实施例的方法，可以利用已知的、非精确的卫星星历数据进行低精确度的计算、以确定天线的初始姿态，再通过扫描获得参考信号的电平最大值以完成卫星的捕获。从而，提高了对卫星信号捕获和入网的速度，增加了有效通信的时间。

在一些实施例中，卫星为低轨宽带卫星。从而，本发明的实施例对于频率高、波束窄、相对地面高速运动的低轨宽带卫星系统中，也能够在尽可能短的时间内完成对卫星信号捕获和入网，以增加有效通信时间。

在一些实施例中，在终端接入卫星网络后，天线的终端接入卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。下面参考图3和图4描述本发明捕获卫星后的跟踪方法的实施例。

图3示出了根据本发明一些实施例的卫星跟踪方法的流程示意图。在该实施例中，终端入网后成功获取了更新的卫星星历数据。如图3所示，该实施例的卫星跟踪方法包括步骤S302～S308。

在步骤S302中，在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态。

在惯导系统在运行过程时间较长后，会出现误差累计的情况，从而造成惯导系统的惯导参数不准确，或造成指向偏差。考虑到可能出现的上述情况，可以在跟踪阶段通过多点扫描来修正惯导参数。

在步骤S304中，控制天线在基于准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度。

在步骤S306中，调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

在步骤S308中，根据调整后的天线的姿态对惯导系统提供的惯导参数进行修正。即，如果卫星星历数据中准确对星的姿态与当前惯导数据测得的姿态不一致，说明惯导系统的测量发生了偏差，应当予以修正。

随着卫星的移动，上述步骤可以间断地多次进行，以多次进行修正，辅助天线进行准确对星。

通过上述实施例的方法，可以在跟踪阶段进行扫描和电平比较，从而结合准确的卫星星历数据修正惯导系统的参数，以便天线能够更准确地对准卫星。

如果在终端入网后没能成功获得更新的卫星星历数据，也可以控制天线进行扫描从而实现准确对星。图4示出了根据本发明另一些实施例的卫星跟踪方法的流程示意图。

在步骤S402中，在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制天线在基于目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度。

在步骤S404中，调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

通过上述实施例的方法，可以在不具备准确的卫星星历数据的情况下，通过多点扫描的方式使得天线能够更准确地对准卫星。

下面参考图5描述本发明卫星信号捕获装置的实施例。

图5示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。如图5所示，该实施例的卫星信号捕获装置500包括：初始姿态确定模块5100，被配置为根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及待接入的卫星对应的、天线的初始姿态；扫描模块5200，被配置为控制天线在基于天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收卫星发送的多个参考信号、并记录天线的相应的姿态；目标姿态确定模块5300，被配置为根据多个参考信号的电平强度的大小，确定天线的目标姿态；姿态调整模块5400，被配置为根据天线的目标姿态对天线进行调整，以便天线的终端接入卫星提供的卫星网络。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置500还包括：星历更新模块5500，被配置为在天线的终端接入卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置500还包括：状态切换模块5600，被配置为在天线的终端接入卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置500还包括：跟踪模块5700，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态；控制天线在基于准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点；根据调整后的天线的姿态对惯导系统提供的惯导参数进行修正。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置500还包括：跟踪模块5700，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制天线在基于目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整天线的姿态，以便天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

在一些实施例中，卫星信号捕获装置500还包括：过顶时刻确定模块5800，被配置为根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻，以便在卫星过顶时刻前预设时段，控制天线在扫描范围内扫描。

在一些实施例中，扫描模块5200进一步被配置为在天线为抛物面天线的情况下，驱动天线的方位电机和俯仰电机运动，以便天线的面法向指向初始姿态；或者在天线为相控阵天线的情况下，通过天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向初始姿态。

在一些实施例中，卫星为低轨宽带卫星。

图6示出了根据本发明一些实施例的卫星信号捕获系统。如图6所示，该实施例的卫星信号捕获系统60包括：天线组件61，包括天线610；以及，天线终端62，包括卫星信号捕获装置620。卫星信号捕获装置620的具体实施方式可以参考卫星信号捕获装置500。

在一些实施例中，卫星信号捕获系统可以是基于抛物面天线的。

图7示出了抛物面天线的天线组件的结构示意图。如图7所示，天线组件71中包括抛物面天线710、方位电机720、俯仰电机730和射频模块740。

方位电机720用于驱动抛物面天线710进行方位运动；俯仰电机730用于驱动抛物面天线710进行俯仰运动；射频模块740，用于通过抛物面天线710进行无线信号的发送和接收。

在一些实施例中，天线组件71中还包括：伺服单元，用于控制天线的指向；天馈单元，用于将电信号和电磁波互相转化，以完成发射信号的空间辐射、接收信号的空间接收和收发滤波，天线位于天馈单元中；以及，ODU(Oracle Database Unloader，集光纤配线单元)，与天馈单元连接，用于发射链路和接收链路与中频的变换。

在一些实施例中，卫星信号捕获系统可以是基于相控阵天线的。

图8示出了相控阵天线的天线组件的结构示意图。如图8所示，天线组件81包括二维天线阵810和波控模块820。波控模块820用于控制天线的波束主瓣的指向。

在一些实施例中，天线组件81中还可以包括指向生成模块830、北斗导航模块840、姿态传感模块850、电源860、馈电网络870。

北斗导航模块840可以通过北斗天线8401来获得定位信息。指向生成模块830根据北斗导航模块840、姿态传感模块850发送的信息来确定天线波束主瓣的指向，并将确定的指向信息发送给波控模块820。

波控模块820控制二维天线阵810中的各个子阵8100，以控制天线的波束主瓣的指向。

电源860为波控模块820和二维天线阵810中的各个子阵8100供电。

在信号发射流程中，射频小信号输入到馈电网络870中，该射频小信号是由中频单元输出的信号经天线的BUC(Block Up-Converter，上变频功率放大器)上的变频模块变频为射频信号后、输入到馈电网络中的，并经馈电网络分发给各发射子阵8100。在信号接收流程中，馈电网络870汇集各个子阵8100接收的信号，将信号传送至LNB(Low Noise Block，低噪声下变频器)下变频模块，以便将信号变为中频信号后输入至中频单元。

在具体实施过程中，电源860、波控模块820、馈电网络870与各个子阵8100电连接。图8中为了便于表述，仅示出了这三个模块与二维天线阵810的连接关系。

图9示出了根据本发明另一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。如图9所示，该实施例的卫星信号捕获装置90包括：存储器910以及耦接至该存储器910的处理器920，处理器920被配置为基于存储在存储器910中的指令，执行前述任意一个实施例中的卫星信号捕获方法。

其中，存储器910例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

图10示出了根据本发明又一些实施例的卫星信号捕获装置的结构示意图。如图10所示，该实施例的卫星信号捕获装置100包括：存储器1010以及处理器1020，还可以包括输入输出接口1030、网络接口1040、存储接口1050等。这些接口1030，1040，1050以及存储器1010和处理器1020之间例如可以通过总线1060连接。其中，输入输出接口1030为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口1040为各种联网设备提供连接接口。存储接口1050为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种卫星信号捕获方法。

本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种卫星信号捕获方法，包括：

根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及所述待接入的卫星对应的、所述天线的初始姿态；

根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻；

在所述卫星过顶时刻前预设时段，控制所述天线在基于所述天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收所述卫星发送的多个参考信号、并记录所述天线的相应的姿态，扫描速度和范围根据波束宽度和星历指向误差的大小决定；

根据所述多个参考信号的电平强度的大小，确定所述天线的目标姿态；

根据所述天线的目标姿态对所述天线进行调整，以便所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络。

2.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，还包括：

在所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。

3.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，还包括：

在所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。

4.根据权利要求3所述的卫星信号捕获方法，还包括：

在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过所述卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据所述更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态；

控制所述天线在基于所述准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；

调整所述天线的姿态，以便所述天线指向最大的电平强度所对应的扫描点；

根据调整后的天线的姿态对所述惯导系统提供的惯导参数进行修正。

5.根据权利要求3所述的卫星信号捕获方法，还包括：

在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过所述卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制所述天线在基于所述目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；

调整所述天线的姿态，以便所述天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

6.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其中，所述控制所述天线在所述扫描范围内扫描包括：

在所述天线为抛物面天线的情况下，驱动所述天线的方位电机和俯仰电机运动，以便所述天线的面法向指向所述初始姿态；或者

在所述天线为相控阵天线的情况下，通过所述天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向所述初始姿态。

7.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，所述卫星为低轨宽带卫星。

8.一种卫星信号捕获装置，包括：

初始姿态确定模块，被配置为根据预先获取的卫星星历数据和天线的位置信息，确定待接入的卫星以及所述待接入的卫星对应的、所述天线的初始姿态；

过顶时刻确定模块，被配置为根据预先获取的卫星星历数据确定卫星过顶时刻；

扫描模块，被配置为在所述卫星过顶时刻前预设时段，控制所述天线在基于所述天线的初始姿态确定扫描范围内扫描，在扫描的过程中，接收所述卫星发送的多个参考信号、并记录所述天线的相应的姿态，扫描速度和范围根据波束宽度和星历指向误差的大小决定；

目标姿态确定模块，被配置为根据所述多个参考信号的电平强度的大小，确定所述天线的目标姿态；

姿态调整模块，被配置为根据所述天线的目标姿态对所述天线进行调整，以便所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络。

9.根据权利要求8所述的卫星信号捕获装置，还包括：

星历更新模块，被配置为在所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络之后，下载更新的卫星星历数据。

10.根据权利要求8所述的卫星信号捕获装置，还包括：

状态切换模块，被配置为在所述天线的终端接入所述卫星提供的卫星网络后，控制天线切换到参考信号测量跟踪状态。

11.根据权利要求10所述的卫星信号捕获装置，还包括：

跟踪模块，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端通过所述卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，根据所述更新的卫星星历数据和惯导系统提供的惯导参数，确定天线的准确对星姿态；控制所述天线在基于所述准确对星姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整所述天线的姿态，以便所述天线指向最大的电平强度所对应的扫描点；根据调整后的天线的姿态对所述惯导系统提供的惯导参数进行修正。

12.根据权利要求10所述的卫星信号捕获装置，还包括：

跟踪模块，被配置为在天线进行参考信号测量跟踪的过程中，在终端未通过所述卫星提供的卫星网络下载了更新的卫星星历数据的情况下，控制所述天线在基于所述目标姿态确定的扫描范围内进行多点扫描，并比较各个扫描点对应的电平强度；调整所述天线的姿态，以便所述天线指向最大的电平强度所对应的扫描点。

13.根据权利要求8所述的卫星信号捕获装置，其中，所述扫描模块进一步被配置为在所述天线为抛物面天线的情况下，驱动所述天线的方位电机和俯仰电机运动，以便所述天线的面法向指向所述初始姿态；或者在所述天线为相控阵天线的情况下，通过所述天线的波控模块，控制天线接收阵的波束主瓣指向所述初始姿态。

14.根据权利要求8所述的卫星信号捕获装置，所述卫星为低轨宽带卫星。

15.一种卫星信号捕获装置，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1～7中任一项所述的卫星信号捕获方法。

16.一种卫星信号捕获系统，包括：

天线组件，包括天线；以及

天线终端，包括权利要求8～15中任一项所述的卫星信号捕获装置。

17.根据权利要求16所述的卫星信号捕获系统，其中，所述天线为抛物面天线；

所述天线组件还包括：

方位电机，用于驱动所述抛物面天线进行方位运动；

俯仰电机，用于驱动所述抛物面天线进行俯仰运动；以及

射频模块，用于通过所述抛物面天线进行无线信号的发送和接收。

18.根据权利要求17所述的卫星信号捕获系统，其中，所述天线组件还包括：

伺服单元，用于控制所述天线的指向；

天馈单元，用于将电信号和电磁波互相转化，以完成发射信号的空间辐射、接收信号的空间接收和收发滤波，所述天线位于所述天馈单元中；以及

集光纤配线单元ODU，与所述天馈单元连接，用于发射链路和接收链路与中频的变换。

19.根据权利要求16所述的卫星信号捕获系统，其中，所述天线为相控阵天线，包括二维天线阵；

所述天线组件还包括：

波控模块，用于控制所述天线的波束主瓣的指向。

20.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述的卫星信号捕获方法。

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