CN114547527A - 深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统 - Google Patents

深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统 Download PDF

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CN114547527A CN202210088906.8A CN202210088906A CN114547527A CN 114547527 A CN114547527 A CN 114547527A CN 202210088906 A CN202210088906 A CN 202210088906A CN 114547527 A CN114547527 A CN 114547527A
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Abstract

本发明提供了一种深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统，包括如下步骤：计算步骤：计算天线对地增益，得到天线增益值；实践步骤：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。本发明能够实时给出深空探测器的天线对地增益情况，为深空测控通信链路提供数据支撑。

Description

深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统
技术领域
本发明涉及深空测控的技术领域，具体地，涉及一种深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统。尤其是，优选的涉及一种深空探测高中低增益天线对地增益实时计算方法。
背景技术
我国首次自主火星探测采用高增益天线、中增益天线和低增益天线等三种类型天线，实现探测器与地面的通信。由于通信链路的余量多少，决定探测器与地面通信码速率和通信的距离，因此天线对地增益的计算非常重要。高中低增益天线的方向图受探测器构型影响，并且探测器在轨姿态直接影响天线对地方向的增益，为了更加精准的计算高中低天线对地增益情况，需要给出具体的方法。
近地航天器测控天线为固定安装，在飞行过程中快速经过地面站，采用天线增益的最小值计算测控链路的余量，并且测控链路余量非常大。但随着深空探测距离越来越远，链路的余量越来越小，需要考虑深空探测器天线对地增益的实时值，用于确认什么时候可以通信和通信码率。
相关技术：《Satellite performance monitoring》US8576118B2介绍了一种卫星通信系统传输性能监测的方法，主要涉及常规状态卫星上下行链路信噪比的测量和星地链路的计算，本文主要是针对高中低天线，静态和动态下的实时计算方法。
公开号为CN106353777A的中国发明专利文献公开了一种高分辨率SAR卫星辐射性能分析方法，该方法通过精确计算各种星载SAR工作模式辐射性能指标，对高分辨率SAR卫星的系统设计结果进行检验和复核，特别是针对基于变重频模式的高分辨率SAR卫星，属于SAR卫星总体设计技术领域。从单脉冲雷达方程触发，计算回波信号能量。
公开号为CN104467987A的中国发明专利文献公开了一种星地数传天线受损后的工作效能分析方法，(1)根据卫星发射机输出功率、卫星天线增益及发射通道损耗值计算卫星有效发射功率EIRP；(2)根据卫星的平均地面高度和地面接收天线的最低仰角计算信号传输的最大斜距R；(3)根据卫星数传信号下行载波频率和R计算信号的自由空间损耗Lf；(4)根据大气损耗、接收天线指向损耗、接收天线极化损耗和雨衰值以及Lf计算数传信号的全部传输损耗L；(5)利用编码增益、传输码速率、编码率和链路余量计算接收信号的比特信噪比；(6)根据误码率要求计算接收信号实际需要的比特信噪比，进而得到信道余量，若余量为正，则数传天线受损后整体效能仍能满足系统需求，否则，数传天线受损后工作效能有影响。根据星地链路状态，计算受损后的信道余量。
公开号为CN108583934A的中国发明专利文献公开了一种基于吊挂装置的深空探测大口径天线定标地面试验系统，该试验系统包括器上设备、地面设备两大部分，所述器上设备包括大口径天线、器上低增益接收天线、天线驱动控制设备和器上通信设备；所述地面设备包括吊挂装置、地面信号模拟器、地面低增益发射天线、经纬仪和频谱仪，通过吊挂装置有效平衡大口径天线静态及驱动状态下的重力影响，采用地面信号模拟源、低增益发射天线和大口径天线模拟在轨对地通信状态，通过合理位置布局使用低增益接收天线反算大口径天线处的信号强度；并采用经纬仪标定大口径天线机械轴的指向精度，反演大口径天线射频定标精度。
针对上述中的相关技术，发明人认为上述方法因深空探测距离越来越远，链路的余量越来越小，深空探测器天线对地增益的实时值较难检测，确认通信和通信码率较难。
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深空探测增益天线对地增益实时计算方法及系统。
根据本发明提供的一种深空探测增益天线对地增益实时计算方法，包括如下步骤：
计算步骤：计算天线对地增益，得到天线增益值；
实践步骤：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。
优选的，所述计算步骤包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤，所述探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：
步骤1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向；
步骤1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向；
步骤1.3：根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角；
步骤1.4：判断天线是静态天线还是动态天线；
步骤1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据步骤1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据步骤1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
优选的，所述计算步骤还包括探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤，所述探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：
步骤2.1：求出探测器姿态机动前天线指向地球的方位角和俯仰角；
步骤2.2：求出探测器姿态机动时实时的方位角和俯仰角；
步骤2.3：所述步骤2.1的方位角减去步骤2.2的方位角得出方位角偏差，所述步骤2.1的俯仰角减去步骤2.2的俯仰角得出俯仰角偏差，得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角；
步骤2.4：根据得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角查询天线增益方向图；
步骤2.5：根据天线增益方向图求出姿态机动过程中天线指向地球的天线实时增益值。
优选的，将所述静态天线固定安装在探测器上，所述动态天线具备多维指向机动能力。
优选的，所述静态天线和动态天线空间布局安装位置数据包括天线在整器状态下的RM试验数据和天线仿真数据，RM试验数据对仿真数据校准，并且获取天线方向增益数据。
优选的，所述天线方向增益数据包括天线的方位角和天线的俯仰角，所述天线方向增益数据的表现形式包括天线方向图形式或天线增益数据表形式。
优选的，所述天线坐标系，以天线主辐射的对称轴为Z轴，平行天线安装面且垂直于Z轴的方向轴为Y轴，通过右手定则确定X轴。
优选的，所述俯仰角为天线指向与天线坐标系Z轴的夹角，所述方位角为天线指向在XOY平面投影与+X轴的夹角为方位角；
其中，O表示原点；XOY平面表示O原点、X轴和Y轴组成的的平面；+X表示X轴的正方向。
根据本发明提供的一种深空探测增益天线对地增益实时计算系统，包括如下模块：
计算模块：计算天线对地增益，得到天线增益值；
实践模块：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。
优选的，所述计算模块包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块，所述探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块包括如下模块：
模块M1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向；
模块M1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向；
模块M1.3：根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角；
模块M1.4：判断天线是静态天线还是动态天线；
模块M1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据模块M1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据模块M1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实时给出深空探测器的天线对地增益情况，为深空测控通信链路提供数据支撑；
2、通过本发明可以为提高深空探测通信数据量，可以传输更多科学数据；
3、本发明通过深空探测器通信能力实时计算和实施，可以节省地面的干预时间，提高通信时长。
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为本发明探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算流程图；
图2为本发明所提供天线空间指向和增益方向分布的计算流程图；
图3为本发明天线方向图坐标系定义示意图；
图4为本发明探测器机动过程中天线指地实时天线增益计算流程图；
图5为本发明火星环绕器天线安装示意图；
图6为本发明高增益天线坐标系示意图；
图7为本发明所提供方位角为0度时低增益天线方向图。
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。
本发明实施例公开了一种深空探测增益天线对地增益实时计算方法，如图1所示，包括如下步骤：计算步骤：计算天线对地增益，得到天线增益值。实践步骤：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。计算步骤包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤和探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤。探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：步骤1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向。步骤1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向。步骤1.3：求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角。根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角。步骤1.4：判断天线是静态天线还是动态天线。步骤1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据步骤1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据步骤1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
静态天线固定安装在探测器上，动态天线具备多维指向机动能力。通常深空探测的测控天线，包括高增益天线、中增益天线、低增益天线。其中，高增益天线为动态天线，且为二维驱动天线。中增益天线为静态天线，固定安装在探测器本体上，具备一定安装角度。低增益天线为静态天线，通常采用两副以上天线，对称安装，合成全向天线。
天线包括固定安装在探测器上低增益天线、中增益天线等静态天线，以及二维驱动的高增益天线等动态天线。对地增益计算方法包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算和探测器机动过程中天线对地增益实时计算。静态天线固定安装探测器上，天线本身不具备指向机动能力。动态天线具备二维指向机动能力。
静态天线和动态天线空间布局安装位置数据包括天线在整器状态下的RM试验数据和天线仿真数据，RM试验数据对仿真数据校准，并且获取天线方向增益数据。天线方向增益数据包括天线的方位角、天线的俯仰角和天线增益，天线方向增益数据的表现形式包括天线方向图形式或天线增益数据表形式。天线坐标系，以天线主辐射的对称轴为Z轴，平行天线安装面且垂直于Z轴的方向轴为Y轴，通过右手定则确定X轴。俯仰角为天线指向与天线坐标系Z轴的夹角，方位角为天线指向在XOY平面投影与+X轴的夹角为方位角，其中，O表示原点；XOY平面表示O原点、X轴和Y轴组成的的平面；+X表示X轴的正方向。
天线坐标系，以天线主辐射的对称轴为Z轴，平行天线安装面且垂直于Z轴的方向轴为Y轴，通过右手定则确定X轴，这里X轴、Y轴和Z轴名称可以互换。天线指向与天线坐标系Z轴的夹角为俯仰角，天线指向在XOY平面投影与+X轴的夹角为方位角。
高中低天线空间布局安装位置，高中低天线设备包括天线在整器状态下RM试验数据和天线仿真数据，其中，测试数据包括试验数据和仿真数据，RM试验数据是对仿真数据进一步校准，并且获取天线所有方向的增益数据。
在整器构型状态下，测试高增益天线、中增益天线、低增益天线的每一个指向的天线增益值，聚合成天线方向图。以天线轴向主辐射方向对称轴为+Z轴方向，建立天线坐标系，天线指向
Figure BDA0003488655860000061
相对Z的夹角为俯仰角βs，指向
Figure BDA0003488655860000062
在XOY平面投影与+X轴的夹角为方位角αs，+Z轴表示Z轴的正方向，天线指向
Figure BDA0003488655860000063
指天线方向用向量来表示。
在实际方向图测试中，无法将天线每个指向都测试，通过插值法对未测试的指向进行补充，或通过实测数据对仿真数据进行修正，来确定未测试的相向。在实际应用中，将天线的对地指向转换成俯仰角和方位角，通过方向图查表来得出天线对地的增益值。
对静态天线的对地指向增益计算方法如下：假如探测器采用+X轴对日定向基准，设其在探测器上的安装指向为
Figure BDA0003488655860000064
建立以
Figure BDA0003488655860000065
为Z轴的天线坐标系SZAXAYA。xA、yA和zA分别表示本体在探测器XYZ面上投影。设探测器坐标系OhbXhbYhbZhb中指向地球的矢量为
Figure BDA0003488655860000066
将探测器坐标系OhbXhbYhbZhb中的向量
Figure BDA0003488655860000067
转换为天线坐标系SZAXAYA下的向量
Figure BDA0003488655860000068
Figure BDA0003488655860000069
其中α为探测器质心坐标系OhbXhbYhbZhb绕X轴逆时针旋转的角度，
Figure BDA00034886558600000610
Figure BDA00034886558600000611
β为探测器质心轨道坐标系OhbXhbYhbZhb绕Y轴逆时针旋转的角度，
Figure BDA00034886558600000612
Figure BDA00034886558600000613
表示向量
Figure BDA00034886558600000614
的简写，
Figure BDA00034886558600000615
表示向量
Figure BDA0003488655860000071
的简写。
再计算向量
Figure BDA0003488655860000072
在天线坐标系SZAXAYA中的方位角αs和俯仰角βs：
Figure BDA0003488655860000073
Figure BDA0003488655860000074
根据方位角αs和俯仰角βs读取天线方向图，可以得到对应的天线增益。在三维空间中，向量
Figure BDA0003488655860000078
在坐标系SZAXAYA下对每个轴的投影写成x0A、y0A和z0A，为向量的通用表示方法。
对动态天线，将探测器坐标系转换成高增益天线坐标系，可以计算出天线坐标系下对地指向的方位角和俯仰角。此方位角和俯仰角为天线应转动的角度，由于具备二维驱动能力，默认天线最大增益方向与地球指向精确对准，即动态天线增益为方向图中最大增益。
如图2所示，首先判别天线是否是静态天线，当是静态天线时，按照图2静态天线空间指向和增益方向计算流程进行计算，根据环绕器飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向，通过空间坐标系转换为天线坐标系下地球指向，求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角，查找该天线方向图表得出天线增益值。若该天线是动态天线，按照图2非静态天线空间指向和增益方向计算流程进行计算，根据环绕器飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向，通过空间坐标系转换为天线坐标系下地球指向，得出天线应转动的方位角和俯仰角。
如图3所示，Z轴为天线轴向主辐射方向的对称轴，Y轴为平行于安装面的方向且与Z轴垂直，X轴为右手定则确定方向，
Figure BDA0003488655860000075
为天线指向地球的方向，向量
Figure BDA0003488655860000076
与Z轴的夹角为俯仰角βs，向量
Figure BDA0003488655860000077
在XOY面投影与X轴的夹角为方位角αs。
如图4所示，探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：步骤2.1：求出探测器姿态机动前天线指向地球的方位角和俯仰角。步骤2.2：求出探测器姿态机动时实时的方位角和俯仰角。步骤2.3：步骤2.1的方位角减去步骤2.2的方位角得出方位角偏差，步骤2.1的俯仰角减去步骤2.2的俯仰角得出俯仰角偏差，得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角。步骤2.4：根据得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角查询天线增益方向图。步骤2.5：根据天线增益方向图求出姿态机动过程中天线指向地球的天线实时增益值。
天线方向增益数据，可以表现成天线方向图形式或天线增益数据表形式，包含天线的方位角、天线俯仰角和天线增益等参数变量。
对于探测器姿态机动过程中，实时计算天线增益方法如下：探测器姿态轨道机动过程中，则初始时刻位置姿态下探测器坐标系与当前时刻位置探测器坐标系并不重合，需将初始时刻探测器坐标系OsXsYsZs转化为当前时刻探测器坐标系OhbXhbYhbZhb：
Figure BDA0003488655860000084
式中，B为探测器姿态矩阵。
Figure BDA0003488655860000081
式中，前时刻t的
Figure BDA0003488655860000082
为滚动角，θ为俯仰角，ψ为偏航角。再将探测器坐标系转换成天线坐标系求出对地指向。计算公式如下：
Figure BDA0003488655860000083
以火星环绕器为例说明高中低增益天线对地增益实时计算方法。火星环绕器配置高增益天线、中增益天线和低增益天线，在空间有不同的指向，相互叠加、相互配合实现对地通信。根据天线方向图整器试验数据、天线在环绕器安装位置及空间指向和环绕器轨道姿态等情况，需要实时计算出天线对地增益情况，为测控系统决策提供依据。
将探测器坐标系下的指向地球矢量，转换成天线坐标系下指向地球矢量，求出方位角和俯仰角进行查表，得出天线对地指向的增益值。在深空探测飞行过程中，探测器的姿态发生变化和机动控制，通过探测器本体坐标变化转换成天线坐标系进行实时天线对地指向增益计算。
如图4所示，探测器姿态机动前天线指向地球的方位角和俯仰角，减去探测器姿态机动的实时方位角、俯仰角，得到修正后的天线对地球实时方位角和俯仰角，查询天线增益方向图或方向图表，求出姿态机动过程中天线指向地球的天线实时增益值。
如图5所示，给出了低增益天线、中增益天线和高增益天线。低增益天线安装在火星环绕器顶板，天线本体坐标系的Z轴与环绕器坐标系的X轴成45度角，天线本体坐标系的Y轴与环绕器坐标系的Y轴平行；中增益天线安装在火星环绕器顶板，天线本体坐标系的Z轴与环绕器坐标系的X轴成25度角，天线本体坐标系的Y轴与环绕器坐标系的Y轴平行；高增益天线安装在火星环绕器顶板，天线本体坐标系的Z轴与环绕器坐标系的X轴成25度角，天线本体坐标系的Y轴与环绕器坐标系的Y轴平行。+Y表示Y轴的正方向；-Y表示Y轴的负方向；-Z表示Z轴的负方向。
如图6所示，高增益天线的Z轴与环绕器坐标系的Z轴平行，高增益天线坐标系的Y轴与环绕器坐标系的X轴平行，高增益天线坐标系的X轴与环绕器坐标系的Y轴平行。
以低增益天线为例计算天线对地指向增益值，假如地球在环绕器坐标系下
Figure BDA0003488655860000091
Figure BDA0003488655860000092
天线坐标系为环绕器坐标系OhbXhbYhbZhb绕X轴逆时针旋转的角度α＝0，β为探测器质心轨道坐标系OhbXhbYhbZhb绕Y轴逆时针旋转的角度135度。
Figure BDA0003488655860000093
再计算向量
Figure BDA0003488655860000094
在天线坐标系SZAXAYA中的方位角αs和俯仰角βs：
Figure BDA0003488655860000095
Figure BDA0003488655860000096
这时地球在低增益天线方向图的坐标点为方位角为0度，俯仰角为-10度。+Xd表示天线坐标系的正X轴，+Yd表示天线坐标系的正Y轴，+Zd表示天线坐标系的正Z轴，+Xh表示探测器坐标系的正X轴，+Yh表示探测器坐标系的正Y轴，+Zh表示探测器坐标系的正Z轴。
如图7所示，从图中可以看出当俯仰角为-10度时，天线增益为6.7dB。DZYJS1-GK1-000-7175表示为单天线实际测量值。
通过火星环绕器的低增益天线对地增益实时计算案例实施，为本领域的普通技术人员来说进一步理解该实时计算方法。本发明涉及领域，尤其是可以应用于深空探测器与地面站之间的通信链路余量的计算，具体涉及深空探测高中低增益天线对地增益实时计算方法。本文是计算天线在轨的实时增益。本发明根据天线RM(整器方向图测试)试验数据、天线仿真数据、天线空间布局等约束条件，给出了静态天线和动态天线空间指向地球方向和增益分布情况；根据探测器姿态轨道机动等情况，给出了静态天线和动态天线空间指向和增益分布情况。本发明能够实时给出深空探测器的天线对地增益情况，为深空测控通信链路提供数据支撑。
本发明实施例还公开了一种深空探测增益天线对地增益实时计算系统，包括如下模块：计算模块：计算天线对地增益，得到天线增益值。实践模块：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。
计算模块包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块，所述探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块包括如下模块：模块M1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向。模块M1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向。模块M1.3：根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角。模块M1.4：判断天线是静态天线还是动态天线。模块M1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据模块M1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据模块M1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
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)

1.一种深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算步骤：计算天线对地增益，得到天线增益值；
实践步骤：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。
2.根据权利要求1所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述计算步骤包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤，所述探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：
步骤1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向；
步骤1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向；
步骤1.3：根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角；
步骤1.4：判断天线是静态天线还是动态天线；
步骤1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据步骤1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据步骤1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
3.根据权利要求2所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述计算步骤还包括探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤，所述探测器机动过程中天线对地增益实时计算步骤包括如下步骤：
步骤2.1：求出探测器姿态机动前天线指向地球的方位角和俯仰角；
步骤2.2：求出探测器姿态机动时实时的方位角和俯仰角；
步骤2.3：所述步骤2.1的方位角减去步骤2.2的方位角得出方位角偏差，所述步骤2.1的俯仰角减去步骤2.2的俯仰角得出俯仰角偏差，得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角；
步骤2.4：根据得到修正后的天线对地球实时的方位角和俯仰角查询天线增益方向图；
步骤2.5：根据天线增益方向图求出姿态机动过程中天线指向地球的天线实时增益值。
4.根据权利要求2所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，将所述静态天线固定安装在探测器上，所述动态天线具备多维指向机动能力。
5.根据权利要求2所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述静态天线和动态天线空间布局安装位置数据包括天线在整器状态下的RM试验数据和天线仿真数据，RM试验数据对仿真数据校准，并且获取天线方向增益数据。
6.根据权利要求2所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述天线方向增益数据包括天线的方位角和天线的俯仰角，所述天线方向增益数据的表现形式包括天线方向图形式或天线增益数据表形式。
7.根据权利要求2所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述天线坐标系，以天线主辐射的对称轴为Z轴，平行天线安装面且垂直于Z轴的方向轴为Y轴，通过右手定则确定X轴。
8.根据权利要求7所述的深空探测增益天线对地增益实时计算方法，其特征在于，所述俯仰角为天线指向与天线坐标系Z轴的夹角，所述方位角为天线指向在XOY平面投影与+X轴的夹角为方位角；
其中，O表示原点；XOY平面表示O原点、X轴和Y轴组成的的平面；+X表示X轴的正方向。
9.一种深空探测增益天线对地增益实时计算系统，其特征在于，包括如下模块：
计算模块：计算天线对地增益，得到天线增益值；
实践模块：将天线增益值用于深空探测中探测器和地面的实时通信。
10.根据权利要求1所述的深空探测增益天线对地增益实时计算系统，其特征在于，所述计算模块包括探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块，所述探测器非姿态和轨道机动过程中天线对地增益实时计算模块包括如下模块：
模块M1.1：建立环绕器坐标系，根据环绕器星历数据和飞行轨道数据计算环绕器坐标系下地球指向；
模块M1.2：建立天线坐标系，环绕器坐标系向天线坐标系进行坐标变换，环绕器坐标系下地球指向转换为天线坐标系下地球指向；
模块M1.3：根据天线坐标系下地球指向求出地球在天线坐标系下的方位角和俯仰角；
模块M1.4：判断天线是静态天线还是动态天线；
模块M1.5：若是静态天线，通过天线方向图，依据模块M1.3的方位角和俯仰角，确定天线增益值；若是动态天线，依据模块M1.3的得出的方位角和俯仰角控制天线应转动的方位角和俯仰角，使天线增益指向地球。
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