CN114137573A - 一种卫星测控站及卫星测控方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种卫星测控方法，该方法包括：监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析并显示结果。本申请根据GPS/BD差分定位仪校准后的待跟踪卫星的轨道参数和姿态参数，计算出卫星的测控方位和俯仰角，通过测控反射面天线根据高精度的卫星测控测控方位和俯仰角，实现了X频段卫星信号的接收或发送。
Description
技术领域
本申请涉及卫星测控技术领域，具体而言，涉及一种卫星测控站及卫星测控方法、设备及存储介质。
背景技术
现阶段大多数用户还是传统思路，建立大型固定式地面测控站进行卫星的航天测控，由于大型地面测控站受限于安装环境，建造地附近建设有高大建筑物会影响测控站信号的精准度，以及大型地面测控站建设周期较长，不具备便携性，随着科学技术的不断发展，现代通信技术不断提升，对于电子通信设备来说，小型化成为其不断的追求发展方向，其处理信息的能力也日益智能化、宽带化；目前，测控站工作频点固定，主要有ITU定义频段、S频段、L频段，X频段，其信号处理采用硬件电路实现，少部分卫星测控站的信号处理采用软件定义无线电系统，但是上述方式仍然针对单一种类卫星信号处理，定位无法实现灵活更改通信调制方式、编码方式，以及定位高频信号存在实际偏差等技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种卫星测控方法，卫星测控站根据GPS/BD差分定位仪对卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准，再运用高精度轨道跟踪算法根据校准后的卫星精度参数计算出卫星的测控方位和俯仰角，从而实施多种频段的卫星精准定位，以及多频段卫星的测控。
第一方面，本申请实施例提供了一种卫星测控方法，包括：
监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；
根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，所述高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度参数；
根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，所述测控反射面天线采用碳纤维材料；
所述监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据高精度轨道跟踪模型和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位，包括：
按照如下公式计算：
计算得到观察方位角A：
其中：
L＝arccos(sinΦDsinΦS+cosΦDcosΦscosΔλ)
其中，Δλ代表卫星到测控站的经度差值，ΦD代表卫星测控站的纬度，λD代表卫星测控站的经度，Φs代表星下点纬度，L代表星下点与卫星测控站之间的弧度值，sinL代表星下点与测控站任一段弧度的长度，以正北方向为基准，测控方位A代表依照顺时针方向到星下点与卫星测控站之间的弧度值。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，计算出测控反射面天线的俯仰角，包括：
按照如下公式计算：
计算得到卫星俯仰角E：
其中，β＝L代表星下点与卫星测控站之间弧度值，rS代表卫星测控站到地心的距离，rE代表地面到地心的距离，E代表卫星测控站的测控反射面天线接收方向与水平面之间的夹角。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，包括：
当测控反射面天线俯仰角为3°时接收卫星遥测信号；
当测控反射面天线俯仰角为5°时跟踪卫星遥测信号，并接收卫星信号数据。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括：
所述监控上位机根据卫星遥测信号的分析结果，生成卫星遥控信号；
根据小型化射频器对卫星遥控信号进行变频处理；
根据PSK调制解调器对变频后卫星遥控信号的载波幅度、频率、相位进行调制；所述PSK调制解调器兼容BPSK、QPSK、8PSK多种调制方式；
所述监控上位机根据测控反射面天线，向卫星发送调制好的卫星遥控信号。
第二方面，本申请实施例还提供了一种卫星测控站，所述卫星测控站包括：X频段天伺馈机构、小型化射频器、PSK调制解调器及监控上位机；所述X频段天伺馈机构组件包括天馈组件、伺服组件；
所述X频段天伺馈机构，用于根据所述天馈组件通过伺服组件接收卫星遥测信号；
所述小型化射频器，用于所述小型化射频器将转化后的卫星遥测信号输入到PSK调制解调器中；
所述PSK调制解调器，用于根据转化后卫星遥测信号的载波幅度、频率、相位进行调制解调；
所述监控上位机，用于监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述伺服组件，包括：
北斗校准单元，用于根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
跟踪计算单元，用于根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，所述高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度参数。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述天馈组件，包括：
所述天馈组件由测控反射面天线、副反射面、馈源波喇叭和极化器组成，其中，所述测控反射面天线为碳纤维材料；
所述测控反射面天线根据副反射面和馈源波纹喇叭，接收卫星遥测信号；
所述卫星遥测信号经过极化器后，得到圆极化的微波卫星遥测信号。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5中任一项卫星测控方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如卫星测控方法步骤。
本申请实施例提供的一种卫星测控方法，采用便携式卫星测控站，与现有技术中的大型地面测控站受限于安装环境，建设周期较长，不具备便携性相比，本方法监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号；监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。具体来说，监控上位机通过GPS/BD差分定位仪，确定出卫星的轨道参数及姿态参数，根据空间跟踪算法计算出卫星的轨道参数及姿态参数的修正数，根据修正数对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数进行北斗自动补偿校准，然后，运用高精度轨道跟踪算法根据北斗自动补偿校准后的轨道精度参数和卫星自转轴赤经纬角距的北斗差分精度姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角，能够实现多种频道对卫星的精准定位，精确的接收卫星遥测信号，需要说明的是，测控反射面天线采用碳纤维材料，由八瓣扇形组合成可拆卸的曲面天线，根据测控反射面天线的主反射面折射设计达到60％的口径使用效率，测控反射面天线的重量轻、不易变形、耐磨损，安装后不影响接收曲面精度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法的流程图。
图2示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法中计算卫星测控方位的示意图。
图3示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法中的计算卫星俯仰角的示意图。
图4示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法中的获取卫星遥测信号的示意图。
图5示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法中的生成卫星遥控信号的示意图。
图6示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控站的结构示意图。
图6-1示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控站伺服组件结构示意图。
图6-2示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控站天馈组件结构示意图。
图7示出了本申请实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现阶段大部分地区的无线电环境都比较恶劣，由于很多测控体制的设计均依照应用场景的特定需求、业务类型、传输对象进行设计，因此存在接收范围受限、通信实时性差、以及无线电通信环境差等技术问题，随着科学技术的不断发展，现代通信技术不断提升，对于电子通信设备来说，小型化成为其不断的追求发展方向，其处理信息的能力也日益智能化、宽带化，现有技术大部分卫星测控站，其信号处理采用硬件电路实现，从而不能实现灵活更改通信调制解调类型，广泛应用于民用、军用和政府通信、广播、导航、雷达、卫星测控、微波遥感等各种民用和军用。
此外，X频段是国际电联规定的军用卫星通信频段，卫星通信多使用7.9-8.4/7.25-7.75GHz频段，主要用于雷达、地面通信、卫星通信、以及空间通信，由于X频段作为高频率频段，需要特殊通过GPS/BD差分定位仪对卫星的轨道参数及姿态参数进行自动补偿校准，并计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角，实现测控站对卫星的精准定位，从而精准的接收到卫星遥测信号，同时，卫星测控站中配置有PSK调制解调器，能够灵活更改通信调制方式、编码方式，从而兼容BPSK、QPSK、8PSK多种数据值转换。
考虑到小型化成为其不断的追求发展方向，其处理信息的能力也日益智能化，基于此，本申请实施例提供了一种卫星测控方法，下面通过实施例进行描述。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控方法流程示意图；如图1所示，获取卫星遥测信号具体包括以下步骤：
步骤S10，监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数。
步骤S10在具体实施时，设置正北方向为基准，根据预设的卫星参数，采用指南针或陀螺仪对卫星测控站进行精准定位，卫星测控站精准定位后，监控上位机将预设在测控站内伺服组件中X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，GPS/BD差分定位仪根据预设的卫星参数，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；即GPS/BD差分定位仪采集的卫星参数为根据南北半球和东西半球分界线，及东经或西经的轨道参数，以及卫星自转轴赤经纬角距的姿态参数。
步骤S20，根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准。
步骤S20在具体实施时，将待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数输入到监控上位机中，监控上位机根据空间跟踪算法计算出卫星的轨道参数及姿态参数的修正数，根据修正数对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数进行北斗自动补偿校准。
步骤S30，根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角。
步骤S30在具体实施时，将北斗自动补偿校准后的待跟踪卫星的南北半球和东西半球的分界线，及东经或西经的轨道精度参数，以及卫星自转轴赤经纬角距的北斗差分精度姿态参数，以及待跟踪卫星频道，输入到监控上位机中，监控上位机运用高精度轨道跟踪算法计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角。
步骤S40，根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，测控反射面天线采用碳纤维材料。
步骤S40在具体实施时，根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星的遥测信号，其中，测控反射面天线采用不易变形的碳纤维材料，由八瓣扇形组合成可拆卸的曲面天线，测控反射面天线的重量轻、不易变形、耐磨损，安装后不影响接收曲面精度。
步骤S50，监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
步骤S50在具体实施时，测控反射面天线根据伺服组件将获取到的卫星遥测信号输入到监控上位机中，监控上位机根据预设在伺服组件内的卫星参数及X频道的遥测指令任务进行分析，并显示分析结果。
在一个可行的实现方案中，图2示出了本申请实施例所提供的计算卫星测控方位示意图；上述步骤S30中，根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位，包括：
按照如下公式计算：
计算得到观察方位角A：
其中：
L＝arccos(sinΦDsinΦS+cosΦDcosΦScosΔλ)
其中，Δλ代表卫星到测控站的经度差值，ΦD代表卫星测控站的纬度，λD代表卫星测控站的经度，ΦS代表星下点纬度，L代表星下点与卫星测控站之间的弧度值，sinL代表星下点与测控站任一段弧度的长度，以正北方向为基准，测控方位A代表依照顺时针方向到星下点与卫星测控站之间的弧度值，即星下点与卫星测控站之间的水平夹角。
具体实施时，球面三角形坐标系的横轴虚线为地球的南北半球的分界线，纵轴虚线为地球东西半球的分界线，卫星的轨道参数及姿态参数中O代表地心，P代表北极点，从北极点P到横轴坐标之间的距离代表卫星的高度h，假设地面测控站D的经度λD＝116.38°和纬度ΦD＝39.92，卫星到地球表面的交点代表星下点S，根据反三角函数的余弦函数计算出星下点与卫星测控站之间的弧度值L，从而构成三角形PDS，PDS内角为180°，根据北极点P到测控站纬度弧长90°-ΦD和北极点P到星下点纬度的弧长90°-ΦS与本初子午线平面对应的两个空间点的夹角，即卫星到测控站的经度差值Δλ，根据测控站纬度弧长ΦD和星下点纬度的弧长ΦS，计算P点依照顺时针方向到星下点S与卫星测控站D之间的弧度值，得到测控方位A。
在一个可行的实现方案中，图3示出了本申请实施例所提供的计算卫星俯仰角示意图；上述步骤S30中，计算出测控反射面天线的俯仰角，包括：
按照如下公式计算：
计算得到卫星俯仰角E：
其中，β＝L代表星下点与卫星测控站之间弧度值，rS代表卫星测控站到地心的距离，rE代表地面到地心的距离，E代表卫星测控站测控反射面天线接收方向与水平面之间的夹角。
具体实施时，根据反三角函数的余弦函数计算出星下点与卫星测控站之间的弧度值L，由于星下点S与卫星测控站D之间的弧度值L＝β，根据卫星测控站D到地心O的距离rS和地面到地心O的距离rE，利用球面三角形的余弦定理，计算卫星测控站D测控反射面天线接收方向与球心的一个水平面之间的夹角E。
在一个可行的实现方案中，图4示出了本申请实施例所提供的获取卫星遥测信号流程示意图；上述步骤S40中，根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，包括：
步骤S401，当测控反射面天线俯仰角为3°时接收卫星遥测信号；
步骤S402，当测控反射面天线俯仰角为5°时跟踪卫星遥测信号，并接收卫星信号数据。
步骤S401、S402在具体实施时，测控反射面天线根据伺服组件将计算好的俯仰角的角度值发送给监控上位机，监控上位机根据接收到的测控反射面天线俯仰角的角度值进行分析，若测控反射面天线俯仰角的角度值为3°时，监控上位机通过伺服组件向测控反射面天线发送接收卫星遥测信号的指令，若测控反射面天线俯仰角的角度值为5°时，监控上位机通过伺服组件向测控反射面天线发送跟踪卫星遥测信号的指令，测控反射面天线根据监控上位机发送的指令，通过伺服组件自主解析卫星轨道参数信息，以及卫星过境时地面天线的姿态角度参数信息，并根据解析的参数信息与卫星建立通信链路，获取卫星遥测信号或跟踪卫星遥测信号。
在一个可行的实现方案中，图5示出了本申请实施例所提供的生成卫星遥控信号流程示意图；上述步骤S50中，还包括：
步骤S501，监控上位机根据卫星遥测信号的分析结果，生成卫星遥控信号；
步骤S502，根据小型化射频器对卫星遥控信号进行变频处理；
步骤S503，根据PSK调制解调器对变频后卫星遥控信号的载波幅度、频率、相位进行调制；所述PSK调制解调器兼容BPSK、QPSK、8PSK多种调制方式；
步骤S504，监控上位机根据测控反射面天线，向卫星发送调制好的卫星遥控信号。
步骤S501、S502、S503、S504在具体实施时，测控反射面天线通过伺服组件将接收到的卫星遥测信号输入到监控上位机，监控上位机对接收到的卫星遥测信号的指标数据和运载数据进行分析，根据分析结果生成卫星遥控信号，然后，通过小型化射频器将高频的卫星遥控信号转化为中频的卫星遥控信号，并将转化后的中频卫星遥控信号输入到PSK调制解调器，PSK调制解调器根据相对的解调设备，将监控上位机发送来的配置信息对卫星遥控信号的载波幅度、频率、相位、数据帧格式、帧同步码和码型参数进行调制，其中，PSK调制解调器兼容BPSK、QPSK、8PSK多种调制方式，PSK调制解调器将调制好的卫星遥控信号发送给监控上位机，监控上位机根据伺服组件控制测控反射面天线，向卫星发送调制好的卫星遥控信号。
图6示出了本申请实施例所提供的一种卫星测控站60结构示意图，如图6所示，上述测控站包括：X频段天伺馈机构601、小型化射频器602、PSK调制解调器603及监控上位机604；X频段天伺馈机构601包括伺服组件601A、天馈组件601B；
X频段天伺馈机构601，用于根据天馈组件通过伺服组件接收卫星遥测信号；
小型化射频器602，用于小型化射频器将转化后的卫星遥测信号输入到PSK调制解调器中；
PSK调制解调器603，用于根据转化后卫星遥测信号的载波幅度、频率、相位进行调制解调；
监控上位机604，用于监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
具体实施时，上述卫星测控站根据X频段天伺馈机构601的伺服组件驱动天馈组件接收卫星遥测信号，将接收到的卫星遥测信号发送给小型化射频器602，小型化射频器602通过低噪放大器将接收到的高频卫星遥测信号转化为中频的卫星遥控信号，并将转化后的中频信号输入到PSK调制解调器603，PSK调制解调器603根据相对的解调设备，对卫星遥控信号的载波幅度、频率、相位进行调制，并将调制后的卫星遥测信号发送给监控上位机604，监控上位机604根据预设在伺服组件内的卫星参数及X频道的遥测指令任务进行分析，并显示分析结果。
在一个可行的实现方案中，如图6-1所示，上述伺服组件601A，包括：
北斗校准单元，用于根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
跟踪计算单元，用于根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度参数。
具体实施时，北斗校准单元，将待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数输入到监控上位机中，监控上位机根据空间跟踪算法计算出卫星的轨道参数及姿态参数的修正数，根据修正数对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数进行北斗自动补偿校准。
跟踪计算单元，将北斗自动补偿校准后的待跟踪卫星的南北半球和东西半球的分界线，及东经或西经的轨道精度参数，以及卫星自转轴赤经纬角距的北斗差分精度姿态参数，以及待跟踪卫星频道，输入到监控上位机中，监控上位机运用高精度轨道跟踪算法计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角。
在一个可行的实现方案中，如图6-2所示，上述天馈组件601B，包括：
天馈组件由测控反射面天线601B-1、副反射面601B-2、馈源波喇叭601B-3和极化器601B-4组成，其中，测控反射面天线601B-1为碳纤维材料；
测控反射面天线601B-1根据副反射面601B-2和馈源波纹喇叭601B-3，接收卫星遥测信号；
卫星遥测信号经过极化器601B-4后，得到圆极化的微波卫星遥测信号。
具体实施时，馈源波喇叭601B-3根据副反射面601B-2将卫星遥测信号反射到测控反射面天线601B-1的主反射面上，测控反射面天线601B-1的主反射面通过一个口径的使用效应，接收卫星遥测信号或发送卫星遥测信号，并将接收到的卫星遥测信号经过极化器601B-4，得到圆极化的微波卫星遥测信号，其中，测控反射面天线601B-1采用碳纤维材料，由八瓣扇形组合成可拆卸的曲面天线，根据测控反射面天线的主反射面折射设计达到60％的口径使用效率，测控反射面天线的重量轻、不易变形、耐磨损，安装后不影响接收曲面精度。
对应于图1中的卫星测控方法，本申请实施例还提供了一种计算机设备70，图7，如图7所示，该设备包括存储器701、处理器702及存储在该存储器701上并可在该处理器702上运行的计算机程序，其中，上述处理器702执行上述计算机程序时实现上述的方法。
监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；
根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度姿态参数；
根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，测控反射面天线采用碳纤维材料；
监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
对应于图1中的卫星测控方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行以下步骤：
监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；
根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度姿态参数；
根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，测控反射面天线采用碳纤维材料；
监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
基于上述分析可知，与相关技术中的大型地面测控站方法相比，本申请实施例提供的便携式卫星测控方法利用监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准，根据校准后的卫星的轨道参数及姿态参数，并计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角，能够对卫星精准定位，从而精准的接收到卫星遥测信号。
本申请实施例所提供的卫星测控站可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的测控站，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，测控站实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的测控站和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露测控站和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种卫星测控方法，其特征在于，包括：
监控上位机将X频段的待跟踪卫星参数输入到GPS/BD差分定位仪，得到待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数；
根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，所述高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度姿态参数；
根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，所述测控反射面天线采用碳纤维材料；
所述监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
2.根据权利要求1所述的卫星测控方法，其特征在于，根据高精度轨道跟踪模型和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位，包括：
按照如下公式计算：
计算得到观察方位角A：
其中：
L＝arccos(sinφDsinφS+cosφDcosφscosΔλ)
其中，Δλ代表卫星到测控站的经度差值，ΦD代表卫星测控站的纬度，λD代表卫星测控站的经度，Φs代表星下点纬度，L代表星下点与卫星测控站之间的弧度值，sinL代表星下点与测控站任一段弧度的长度，以正北方向为基准，测控方位A代表依照顺时针方向到星下点与卫星测控站之间的弧度值。
3.根据权利要求1所述的卫星测控方法，其特征在于，计算出测控反射面天线的俯仰角，包括：
按照如下公式计算：
计算得到卫星俯仰角E：
其中，β＝L代表星下点与卫星测控站之间弧度值，rS代表卫星测控站到地心的距离，rE代表地面到地心的距离，E代表卫星测控站测控反射面天线接收方向与水平面之间的夹角。
4.根据权利要求1所述的卫星测控方法，其特征在于，根据计算好的测控反射面天线的测控方位和俯仰角，获取卫星遥测信号，包括：
当测控反射面天线俯仰角为3°时接收卫星遥测信号；
当测控反射面天线俯仰角为5°时跟踪卫星遥测信号，并接收卫星信号数据。
5.根据权利要求1所述的卫星测控方法，其特征在于，还包括：
所述监控上位机根据卫星遥测信号的分析结果，生成卫星遥控信号；
根据小型化射频器对卫星遥控信号进行变频处理；
根据PSK调制解调器对变频后卫星遥控信号的载波幅度、频率、相位进行调制；所述PSK调制解调器兼容BPSK、QPSK、8PSK多种调制方式；
所述监控上位机根据测控反射面天线，向卫星发送调制好的卫星遥控信号。
6.一种卫星测控站，其特征在于，所述卫星测控站包括：X频段天伺馈机构、小型化射频器、PSK调制解调器及监控上位机；所述X频段天伺馈机构组件包括伺服组件、天馈组件；
所述X频段天伺馈机构，用于根据所述天馈组件通过伺服组件接收卫星遥测信号；
所述小型化射频器，用于所述小型化射频器将转化后的卫星遥测信号输入到PSK调制解调器中；
所述PSK调制解调器，用于根据转化后卫星遥测信号的载波幅度、频率、相位进行调制解调；
所述监控上位机，用于监控上位机对获取到的卫星遥测信号进行分析，并显示分析结果。
7.根据权利要求6所述的便携式卫星测控站，其特征在于，所述伺服组件，包括：
北斗校准单元，用于根据空间跟踪算法对待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，进行北斗自动补偿校准；
跟踪计算单元，用于根据高精度轨道跟踪算法和待跟踪卫星的轨道参数及姿态参数，计算出测控反射面天线的测控方位和俯仰角；其中，所述高精度轨道跟踪算法的参数包含待跟踪卫星频段、轨道精度参数、北斗差分精度参数。
8.根据权利要求6所述的便携式卫星测控站，其特征在于，所述天馈组件，包括：
所述天馈组件由测控反射面天线、副反射面、馈源波喇叭和极化器组成，其中，所述测控反射面天线为碳纤维材料；
所述测控反射面天线根据副反射面和馈源波纹喇叭，接收卫星遥测信号；
所述卫星遥测信号经过极化器后，得到圆极化的微波卫星遥测信号。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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| CN202111087816.9A CN114137573A (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 一种卫星测控站及卫星测控方法、设备及存储介质 |
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