CN117220796A - 星上天线校准系统闭环测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种星上天线校准系统闭环测试方法和系统，方法包括一种星上天线校准系统闭环测试方法，其特征在于，包括如下步骤：根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送模拟和、差信号；接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；接收到角误差信息后，控制天线转动。本发明中，卫星在对信标源进行捕获跟踪或天线校准时，卫星天线实时接收信标源发来的单脉冲信号，经过处理得到角误差信息，送给伺服机构驱动天线向对准信标源的方向转动，天线转动后，使天线接收到的单脉冲信号相位幅度信息发生改变，再次处理，再次驱动转动，闭环控制，直至处理得出的角误差信息无法驱动天线转动，即天线达到最终指准信标源的结果。
Description
技术领域
本发明涉及卫星捕跟系统或天线校准系统测试技术领域，尤其是涉及一种星上天线校准系统闭环测试方法和系统。
背景技术
卫星天线捕跟及校准的自跟踪功能十分重要，而进入捕跟接收机的角误差信息(和、差信号)是通过卫星天线激励出的，在整星射频有线状态下无法验证；在射频无线状态下，又由于卫星工装及测试场地限制，也无法验证天线的自跟踪闭环功能。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种星上天线校准系统闭环测试方法和系统，在较短时间内，就能确定天线波束偏离跟踪目标的信标源方向，并能驱动伺服系统使天线迅速对准信标源。
本发明的一种技术方案是：提供一种星上天线校准系统闭环测试方法，包括如下步骤：
根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送模拟和、差信号；
接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；
接收到角误差信息后，控制天线转动。
作为对本发明的改进，还包括如下步骤：
天线转动后，接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
作为对本发明的改进，还包括如下步骤：
接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送新模拟和、差信号。
作为对本发明的改进，在上述接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测的步骤中，还包括如下内容：
将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
作为对本发明的改进，在上述接收到角误差信息后，控制天线转动的步骤中，还包括如下内容：控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
本发明的另一种技术方案是：提供一种星上天线校准系统闭环测试系统，包括如下内容：
星地交互控制软件，根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系；
射频信号控制单元根据天线指偏角度的和、差信号幅度关系发送模拟和、差信号；
卫星捕跟接收机接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；
天线控制器接收到角误差信息后，控制天线转动。
作为对本发明的改进，还包括：天线转动后，天线控制器接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
作为对本发明的改进，还包括：星地交互控制软件接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，射频信号控制单元发送模拟和、差信号。
作为对本发明的改进，还包括如下内容：卫星捕跟接收机将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
作为对本发明的改进，还包括如下内容：天线控制器控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
本发明中，卫星在对信标源进行捕获跟踪或天线校准时，卫星天线实时接收信标源发来的单脉冲信号，经过处理得到角误差信息，送给伺服机构驱动天线向对准信标源的方向转动，天线转动后，使天线接收到的单脉冲信号相位幅度信息发生改变，再次处理，再次驱动转动，周而复始，闭环控制，直至处理得出的角误差信息无法驱动天线转动，即天线达到最终指准信标源的结果。
附图说明
图1是本发明中星上天线校准系统闭环测试方法的方框原理示意图。
图2是本发明中星上天线校准系统闭环测试系统的闭环测试原理图。
图3是本发明中天线指向相对位置关系图。
图4是本发明中天线方向图。
图5是自动跟踪示意图。
图6是天线方向图指向遥测表。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
一、本发明提供一种星上天线校准系统闭环测试方法，请参见图1所示，具体包括如下步骤。
100.根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送模拟和、差信号。
200.接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测。
300.接收到角误差信息后，控制天线转动。
在本发明中，还包括，天线转动后，接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
在本发明中，还包括，接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送新模拟和、差信号。
在本发明中，还包括，接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送新模拟和、差信号。
在本发明中，在上述步骤200，接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测的步骤中，还包括如下内容：将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
在本发明中，在上述步骤300，接收到角误差信息后，控制天线转动的步骤中，还包括如下内容：控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
二、本发明提供一种星上天线校准系统闭环测试系统，请参见图2所示，包括星地交互控制软件、射频信号控制单元、卫星捕跟接收机和天线控制器。
星地交互控制软件，根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系；
射频信号控制单元根据天线指偏角度的和、差信号幅度关系发送模拟和、差信号；
卫星捕跟接收机接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；
天线控制器接收到角误差信息后，控制天线转动。
在本实施例中，天线转动后，天线控制器接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
在本实施例中，还包括：星地交互控制软件接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，射频信号控制单元发送模拟和、差信号。
在本实施例中，还包括如下内容：卫星捕跟接收机将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
在本实施例中，还包括如下内容：天线控制器控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
具体流程如下：假设天线指偏某一角度，星地交互控制软件根据天线方向图指向表找出该指偏角度的和、差信号幅度关系，并根据实际信号需求，使得射频信号控制单元输出模拟和、差信号送至卫星和、差通道入口。
卫星捕跟接收机收到模拟和、差信号后，形成反映角误差信息的和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测，并将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子，使得卫星实际方位差遥测、俯仰差遥测能够正确反映天线指偏的方向。
发送卫星捕跟接收机自跟踪指令(自跟踪协议为向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动)，卫星捕跟接收机将角误差信息处理并传递给天线控制器，天线控制器发送控制指令到天线模拟伺服机构，伺服机构执行后，并将新的角度信息反馈至天线控制器，形成新的方位、俯仰角度遥测，传递星地交互控制软件。
星地交互控制软件再根据天线方向图指向表找出新的指偏角度的和、差信号幅度关系，再次控制射频信号控制单元输出，从而形成闭环控制，直至天线方位角度遥测、俯仰角度遥测与要求值一致，即天线指准目标，天线停止自动跟踪。
关闭天线自跟指令，自跟踪测试完毕。
三、结合上述星上天线校准系统闭环测试方法和系统，提供一种最佳实施例，如图2所示，完成星上天线校准系统闭环测试，具体步骤如下所示：
(1)使天线指向方位角为0.20°、俯仰角为-0.20°的位置，见天线指向相对位置关系图(图3)，星地交互控制软件22根据天线方向图指向遥测表21(图5)，找出该指偏角度的和、差信号幅度关系(和信号相对幅度为-1.28dB，差信号相对幅度为-10.07dB，请参见图4所示)，并根据实际信号需求，使得射频信号控制单元26输出模拟和、差信号(和信号电平为-21.28dBm，差信号电平为-30.07dBm)送至卫星和、差通道入口。
(2)卫星捕跟接收机25收到模拟和、差信号后，形成反映角误差信息的和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测，并将遥测反馈给星地交互控制软件22，设置并调整卫星捕跟接收机25相位因子，使得卫星实际方位差遥测、俯仰差遥测能够正确反映天线指偏的方向，即和信号遥测为3.35V、方位差遥测为3.72V、俯仰差遥测为-3.72V。
(3)发送卫星捕跟接收机25自跟踪指令(自跟踪协议为向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动)，卫星捕跟接收机25将角误差信息处理并传递给天线控制器24，天线控制器24发送控制指令到天线模拟伺服机构23，天线模拟伺服机构23开始执行，(在此定义天线模拟伺服机构23中的电机转动速度为0.01°/秒，角度遥测反馈速度为2次/秒，星地交互控制软件22控制射频信号控制单元261次/2秒)，经过2秒后，天线模拟伺服机构23中的电机方位轴反转0.02°、俯仰轴正转0.02°，新的角度信息反馈至天线控制器24，形成新的方位、俯仰角度遥测，即天线指向位置变为方位角遥测为0.18°、俯仰角遥测为-0.18°，传递星地交互控制软件22。
(4)星地交互控制软件22再根据天线方向图指向遥测表21(图6)找出新的指偏角度的和、差信号幅度关系(和信号相对幅度为-1.00dB，差信号相对幅度为-10.99dB)，再次控制射频信号控制单元26输出新的射频信号(和信号电平为-21.00dBm，差信号电平为-30.99dBm)送至卫星和、差通道入口，从而形成闭环控制，直至天线方位差遥测、俯仰差遥测小于阈值(阈值为0.10V)，即天线指准目标，天线停止自动跟踪，自动跟踪示意图见图5所示。
(5)关闭天线自跟指令，自跟踪测试完毕。
以上所述，只是本申请的较佳实施例而已，本申请并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本申请的技术效果，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。在本申请的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (10)
1.一种星上天线校准系统闭环测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送模拟和、差信号；
接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；
接收到角误差信息后，控制天线转动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
天线转动后，接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，发送新模拟和、差信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上述接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息和信号遥测、方位差遥测、俯仰差遥测的步骤中，还包括如下内容：
将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上述接收到角误差信息后，控制天线转动的步骤中，还包括如下内容：
控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
6.一种星上天线校准系统闭环测试系统，其特征在于，包括如下内容：星地交互控制软件，根据天线方向图指向表，确定天线指偏角度的和、差信号幅度关系；
射频信号控制单元根据天线指偏角度的和、差信号幅度关系发送模拟和、差信号；
卫星捕跟接收机接收到模拟和、差信号后，形成角误差信息；
天线控制器接收到角误差信息后，控制天线转动。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：天线转动后，天线控制器接收新的角度信息，形成新的方位、俯仰角度遥测。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：星地交互控制软件接收到新的方位、俯仰角度遥测后，根据天线方向图指向表，确定新的天线指偏角度的和、差信号幅度关系，射频信号控制单元发送模拟和、差信号。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括如下内容：卫星捕跟接收机将遥测反馈给星地交互控制软件，设置并调整卫星捕跟接收机相位因子。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括如下内容：天线控制器控制天线向方位差遥测、俯仰差遥测绝对值变小的方向转动。
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