CN113791430A - 组合体测控覆盖区域拓展方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种组合体测控覆盖区域拓展方法，包括第一卫星和第二卫星，所述第一卫星和第二卫星具备独立的在轨测控覆盖能力，通过多种关联参数联合设计，得到卫星在星上大部件收拢状态的组合一体状态下进行覆盖区域补偿，得到组合体和独立两星各任务阶段的测控天线覆盖区域；所述方法包括如下步骤：步骤S1：根据第一卫星和第二卫星在轨运行测控覆盖要求设定独立的测控天线覆盖；步骤S2：选择一颗卫星测控覆盖进行波束拓展；步骤S3：对第二颗卫星的测控进行改善，拓展第一卫星覆盖下的不足。本发明面向双星组合入轨、分离独立运行的特定应用条件，拓展组合体转移测控可达范围，提高卫星姿态异常下测控可用性；有效拓展组合体的测控覆盖范围。

Description

组合体测控覆盖区域拓展方法
技术领域
本发明涉及卫星测控分系统设计的技术领域，具体地，涉及组合体测控覆盖区域拓展方法。
背景技术
常规的卫星测控分系统方向图以准全向覆盖为主，尽量保证任务方向远离对天对地组合方向图的干涉区。对于双星组合状态的测控方向图一般以主控卫星的测控方向图为主，其他卫星处于测控静默状态。
在公告号为CN102544750B的专利文献中公开了一种大角度姿态机动卫星测控天线的制造方法，包括如下步骤：1、调整天线波束宽度；2、馈送不等幅信号；3、压制组合辐射干涉区；4、仿真验证；5、仿真分析；6、装星状态测试。
上述相关技术中描述了对于测控天线调整参数、不等幅信号的功率以及压制组合辐射干涉区，将干涉区压制到天面空间，测控覆盖区域窄，因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种组合体测控覆盖区域拓展方法。
根据本发明提供的一种组合体测控覆盖区域拓展方法，包括第一卫星和第二卫星，所述第一卫星和第二卫星具备独立的在轨测控覆盖能力，通过多种关联参数联合设计，得到卫星在星上大部件收拢状态的组合一体状态下进行覆盖区域补偿，得到组合体和独立两星的各任务阶段的测控天线覆盖区域；所述方法包括如下步骤：
步骤S1：根据第一卫星和第二卫星在轨运行测控覆盖要求设定独立的测控天线覆盖；
步骤S2：选择一颗卫星测控覆盖进行波束拓展；
步骤S3：对第二颗卫星的测控进行改善，拓展第一卫星覆盖下的不足。
优选地，所述第一卫星和第二卫星独立的在轨测控覆盖能力包括准全向卫星测控覆盖和姿控约束下的测控天线覆盖范围。
优选地，所述星上天线收拢状态下第一卫星和第二卫星的组合一体的太阳帆板处于展开状态，其余星上大部件处于收拢状态。
优选地，所述步骤S2选择一颗卫星通过天地功分比、非对称天地波束角度等方法拓展具有连贯性的任务测控覆盖角度和天线增益。
优选地，所述步骤S2中的卫星作为组合体测控天线覆盖范围，满足80％以上的组合体的应用需求。
优选地，所述第一卫星和第二卫星在静止轨道的任务不同，卫星起飞时存在被压紧状态大部件入轨后展开直接影响测控天线的波束增益和可用角度。
优选地，所述第一卫星和第二卫星测控天线覆盖范围需要同时满足组合下转移入轨的各种姿态下的测控需求和卫星在轨各设备正常展开后独立运行的各种姿态条件下的测控需求。
优选地，所述组合体转移入轨过程中，将从第二卫星的测控覆盖范围纳入组合体应急测控方向图的覆盖范围。
优选地，所述第一卫星和第二卫星进入静止轨道，存在第一卫星和第二卫星组合一体和第一卫星、第二卫星独立的三种测控覆盖状态。
优选地，所述第一卫星和第二卫星组合一体后，两星测控方向图受到另一颗卫星的遮挡。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明面向双星组合入轨、分离独立运行的特定应用条件，拓展组合体转移测控可达范围，提高卫星姿态异常下测控可用性；
2、本发明有效拓展组合体的测控覆盖范围，满足转移段正常状态和姿态异常情况下的测控覆盖要求；充分调动两星测控系统，提高转移轨道段组合体的测控的鲁棒性；
3、本发明极大的提高了组合体在轨姿态异常下的地面可测控时长，为地面干预提供宝贵的时间。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明独立运行各星方向图示意图；
图2为本发明双星组合下第一卫星被第二卫星方向图遮挡区域示意图；
图3为本发明双星测控覆盖拓展示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本专利提出一种两星组合体状态下拓展测控覆盖范围以完成多阶段的卫星测控任务的方法。两颗独立运行的GEO卫星具备各自独立的测控覆盖范围。当两星组合一体后，互相的测控天线可达范围受到影响。两星组合一体轨道转移任务中，通过对主任务A星进行对地波束展宽、对天波束压缩、对地天线斜装、天地功率重新分配等方法规避组合体转移段遮挡区域，同时利用从任务B星波束范围补偿拓展组合体测控可达范围的方法。
一种组合体测控覆盖区域拓展方法，两星具备独立的在轨测控覆盖能力，通过多种关联参数联合设计，实现卫星在星上天线收拢的组合一体状态下进行覆盖区域补偿，以获得各任务阶段的测控天线覆盖区域。其主要包括如下步骤：
步骤S1：根据两颗星在轨运行测控覆盖要求设定独立的测控天线覆盖；步骤S2：选择一颗遮挡小的卫星测控覆盖进行波束拓展，作为组合体主要测控天线覆盖范围，满足80％以上的组合体的应用需求；步骤S3：对第二颗卫星的测控进行有针对性的改善，用于拓展A星覆盖下的不足点，提高卫星姿态异常下测控可用性。
两星独立的在轨测控覆盖能力准全向卫星测控覆盖，也可以是姿控约束下的测控天线覆盖范围。两颗卫星测控覆盖范围可相同亦可不同。
星上天线收拢状态下两星组合一体除了太阳帆板展开外，其他星上大部件处于收拢状态以减少对新的测控天线覆盖范围的影响。
多种关联参数联合设计主要用于步骤S2，巡航姿态下的首次测控覆盖的不确定性、远地点点火姿态对测控的覆盖范围、两星联合状态尚失的测控覆盖角度等约束，选择一颗卫星通过天地功分比、非对称天地波束角度等方法拓展具有连贯性的任务测控覆盖角度和天线增益。
各任务阶段的测控天线覆盖范围，两颗卫星在静止轨道的任务不同，卫星起飞时存在被压紧状态大部件入轨后展开会直接影响测控天线的波束增益和可用角度，因此两星测控天线覆盖范围需要同时满足组合下转移入轨的各种姿态下的测控需求和卫星在轨各设备正常展开后独立运行的各种姿态条件下的测控需求。
本发明专利主要从两颗卫星组合后的测控覆盖区域，采用天线斜装、对地功率分配高，收窄对天面天线波束角等途径形成主任务A星满足在轨应用和转移段主要对地测控覆盖的要求。同时根据B星在轨测控天线覆盖要求，有针对性的弥补A星调整后的干涉区和被B星遮挡的区域，形成双星组合体的新的测控覆盖，拓展组合体转移测控可达范围，提高卫星姿态异常下测控可用性。
两颗需要一起进入静止轨道的卫星，存在双星组合一体和两星独立三种测控覆盖状态。
本发明主要针对两星具备独立的GEO在轨测控覆盖的卫星，在组合体状态下，通过以下设计方法，有效拓展组合体的测控覆盖范围，满足转移段正常状态和姿态异常情况下的测控覆盖要求。充分调动两星测控系统，提高转移轨道段组合体的测控的鲁棒性。
组合体转移入轨过程中，将从任务星B星的测控覆盖范围纳入组合体应急测控方向图的覆盖范围，极大的提高了组合体在轨姿态异常下的地面可测控时长，为地面干预提供宝贵的时间。
组合体由A星和B星组成，A星和B星测控系统均为准全向覆盖。在满足两星地球同步轨道要求时，两星测控波束分布如图1所示。两星组合一体后，每颗卫星的测控方向图均会受到另一颗卫星的遮挡，图2实例了组合状态下，A星被B星遮挡后，合成方向图的可用和不可用的波束范围。同理，B星的测控方向图同样被A星遮挡。遮挡后的方向图是不能满足转移轨道段各姿态下的卫星测控覆盖。
第一步选择A星作为转移段主任务星，通过对A星对地测控天线波束±75°拓展为±90°、对地测控天线波束由±75°缩减为±45°，考虑到转移段和在轨的对地覆盖，将对地测控天线进行斜装等操作后，A星的波束覆盖既可满足A星在轨和AB组合体转移段大部分测控任务需求，形成主用波束A1和安全波束A2，
第二步将B星的测控覆盖进行调整，弥补A星当前测控天线盲区和干涉区，如图3所示，形成组合体补充波束B1、B2。
在该方法下即使A星部分测控天线依然被B星遮挡，但依靠B星的测控方向图覆盖也可以将地面上注数据交给A星处理，达到组合体范围拓展的目标。
本发明面向双星组合入轨、分离独立运行的特定应用条件，拓展组合体转移测控可达范围，提高卫星姿态异常下测控可用性；有效拓展组合体的测控覆盖范围，满足转移段正常状态和姿态异常情况下的测控覆盖要求；充分调动两星测控系统，提高转移轨道段组合体的测控的鲁棒性；极大的提高了组合体在轨姿态异常下的地面可测控时长，为地面干预提供宝贵的时间。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，包括第一卫星和第二卫星，所述第一卫星和第二卫星具备独立的在轨测控覆盖能力，通过多种关联参数联合设计，得到卫星在星上大部件收拢状态的组合一体状态下进行覆盖区域补偿，得到组合体和独立两星的各任务阶段的测控天线覆盖区域；所述方法包括如下步骤：
步骤S1：根据第一卫星和第二卫星在轨运行测控覆盖要求设定独立的测控天线覆盖；
步骤S2：选择一颗卫星测控覆盖进行波束拓展；
步骤S3：对第二颗卫星的测控进行改善，拓展第一卫星覆盖下的不足。
2.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述第一卫星和第二卫星独立的在轨测控覆盖能力包括准全向卫星测控覆盖和姿控约束下的测控天线覆盖范围。
3.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述星上天线收拢状态下第一卫星和第二卫星的组合一体的太阳帆板处于展开状态，其余星上大部件处于收拢状态。
4.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述步骤S2选择一颗卫星通过天地功分比、非对称天地波束角度等方法拓展具有连贯性的任务测控覆盖角度和天线增益。
5.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述步骤S2中的卫星作为组合体测控天线覆盖范围，满足80％以上的组合体的应用需求。
6.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述第一卫星和第二卫星在静止轨道的任务不同，卫星起飞时存在被压紧状态大部件入轨后展开直接影响测控天线的波束增益和可用角度。
7.根据权利要求6所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述第一卫星和第二卫星测控天线覆盖范围需要同时满足组合下转移入轨的各种姿态下的测控需求和卫星在轨各设备正常展开后独立运行的各种姿态条件下的测控需求。
8.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述组合体转移入轨过程中，将从第二卫星的测控覆盖范围纳入组合体应急测控方向图的覆盖范围。
9.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述第一卫星和第二卫星进入静止轨道，存在第一卫星和第二卫星组合一体和第一卫星、第二卫星独立的三种测控覆盖状态。
10.根据权利要求1所述的组合体测控覆盖区域拓展方法，其特征在于，所述第一卫星和第二卫星组合一体后，两星测控方向图受到另一颗卫星的遮挡。
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