CN117811641A - 高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高通量卫星指向测量方法，包括步骤：根据若干用户终端上传的测量数据，筛选出参与终端，并基于测量数据分别计算出各个参与终端的第一目标数据；其中，第一目标数据包括指向和参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；计算各个参与波束的第二目标数据，包括偏移后的位置、对应的方向图函数以及在各个参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；以第一目标数据和第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计卫星三轴指向偏移量，并进行迭代优化以获得优化结果。还提供了一种业务波束标校系统。如此，本发明能够实现波束指向的准确测量，节省标校系统建设成本。

Description

高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统。

背景技术

自二十一世纪初，先后历经了数代宽带通信卫星系统的发展，如今以卫讯-3为代表的新一代高通量卫星系统可实现数百个波束、Tbps量级的容量。新一代高通量卫星以大型可展开天线和宽带波束形成网络为主要特征，可以产生大量极窄波束，从而实现更高的容量。然而，大量极窄波束对天线或卫星的指向精度、以及卫星系统的建设成本都提出了更高的需求。波束标校分为波束指向测量和校准两部分。

针对波束指向测量，传统算法均以地面标校站结合星上标校波束的方式进行，作为整个天线或卫星校准的依据，当应用于大型天线和宽带波束形成网络结合的新一代高通量卫星系统时存在以下四种重要的缺陷：

一、广泛应用于中继卫星和高通量卫星的单脉冲自跟踪算法利用地面标校站发送标校信号，星上使用一个馈源组件产生和差信号，实现对俯仰和方位角的测量，通常适用于单馈源形成单波束的场景，但是对于多馈源形成单波束的波束形成网络，无法直接应用。

二、广泛应用于移动卫星的比副单脉冲算法需要通过波束形成网络形成四个对称且具有相似方向图特征的标校波束，然而宽带波束形成网络面临着宽频带造成的色散问题，对于宽带波束形成网络的设计和研制，难度较大。

三、地面标校站结合星上标校波束的方法，其标校系统建设成本较大。

四、传统方法一般针对一副星载反射面，只采用一个地面标校站进行指向测量，难以实现距离该标校站较远波束指向的准确测量。

综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统，实现大量波束指向的准确测量，有效节省标校系统建设成本。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种高通量卫星指向测量方法，包括步骤：

根据若干用户终端上传的测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据；其中，所述第一目标数据包括所述参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；

计算各个参与波束的第二目标数据；其中，所述第二目标数据包括各个所述参与波束偏移后的位置、各个所述参与波束对应的方向图函数以及各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

进一步的，还包括：

对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果；

根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选所述参与终端。

进一步的，所述测量数据包括有终端位置信息、终端海拔信息以及所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平；

所述基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据的步骤包括：

根据所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平，计算每个所述参与终端的所述业务波束与所述信标波束之间的第一相对电平；

根据所述终端位置信息和所述终端海拔信息，将各个所述参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个所述参与终端的指向。

进一步的，所述计算各个参与波束的第二目标数据的步骤包括：

计算各个所述参与波束偏移后的位置；

对预存储的预期方向图数据进行插值拟合得到各个所述参与波束的方向图函数；

分别计算各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

进一步的，以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果的步骤包括：

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，以最小化各个所述参与波束内的各个所述参与终端测量的所述第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；

将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。

另一方面，本发明还提供了一种业务波束标校系统，包括有：

高通量卫星，搭载有至少一副发射天线和一副信标天线，所述发射天线用于形成业务波束，所述信标天线用于形成覆盖各个所述业务波束的信标波束；

若干用户终端，接入所述业务波束和所述信标波束，并用于测量所述业务波束和所述信标波束的接入信息、所述用户终端所处的位置信息和海拔信息；

信关站，通过所述高通量卫星接收所述用户终端上传的测量信息，并将所述测量信息发送给地面处理中心；

测控站，用于根据从所述信关站接收的卫星三轴指向偏移量的估计值，形成遥控指令并发送给所述高通量卫星，以使所述高通量卫星进行波束指向校准；

其中，所述地面处理中心包括有：

终端数据处理模块，用于根据若干用户终端上传的所述测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据；其中，所述第一目标数据包括所述参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；

方向图数据处理模块，用于计算各个参与波束的第二目标数据；其中，所述第二目标数据包括各个所述参与波束偏移后的位置、各个所述参与波束对应的方向图函数以及各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；

迭代优化模块，用于以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

进一步的，所述地面处理中心还包括有算法验证模块，所述算法验证模块用于：

对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果；

根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选所述参与终端。

进一步的，所述用户终端内置有测量电路、导航系统以及高度计，所述测量电路用于测量所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平、载噪比和信噪比，所述导航系统用于测量所述用户终端所处的终端位置信息，所述高度计用于测量所述用户终端所处的终端海拔信息；

所述终端数据处理模块具体用于：

根据所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平，计算每个所述参与终端的所述业务波束与所述信标波束之间的第一相对电平；

根据所述终端位置信息和所述终端海拔信息，将各个所述参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个所述参与终端的指向。

进一步的，所述地面处理中心存储有各个所述业务波束对应的预期方向图数据；

所述方向图数据处理模块具体用于：

计算各个所述参与波束偏移后的位置；

对预存储的所述预期方向图数据进行插值拟合得到各个所述参与波束的方向图函数；

分别计算各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

进一步的，所述迭代优化模块具体用于：

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，以最小化各个所述参与波束内的各个所述参与终端测量的所述第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；

将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。

本发明所述高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统，能够基于卫星整个覆盖区内海量用户终端的测量信息辅助卫星的指向测量，从而取代传统的地面标校站和星上标校波束，实现大量波束指向的准确测量，有效节省标校系统建设成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的所述高通量卫星指向测量方法的步骤流程图；

图2为本发明第二实施例提供的所述高通量卫星指向测量方法的步骤流程图；

图3为本发明第三实施例提供的所述业务波束标校系统的结构示意图；

图4为本发明第三实施例提供的所述业务波束标校系统的卫星指向的示意图；

图5为一种卫星波束期望和实际覆盖区的示意图；

图6为本发明所述业务波束标校系统的所述参与终端的经纬度坐标系与天线远场坐标系转换的示意图；

图7为本发明第三实施例提供的所述业务波束标校系统的所述地面处理中心配置的功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

图1示出本发明第一实施例提供的高通量卫星指向测量方法，包括步骤如下：

S101：根据若干用户终端上传的测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据；其中，第一目标数据包括所述参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平。

其中，参与指向测量的参与终端具体是指接入到参与波束并提供指向测量辅助的用户终端；即在步骤S101中，接收到海量用户终端上传的测量数据后，从中筛选出接入到参与波束的用户终端，称为参与终端；进而依据参与终端对应的测量数据，分别计算出各个参与终端的指向和参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；所述第一相对电平是指参与终端接收到业务终端的第一电平信号与接收到信标波束的第二电平信号之间的相对值；所述指向即为参与终端对参与波束的指向；所述参与波束为高通量卫星上需要进行指向测量的目标波束，本实施例可以是一个或多个参与波束。

在一可选的实施方式中，所述测量数据包括有终端位置信息、终端海拔信息以及所述业务波束和信标波束的接收信号电平；所述基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据的步骤包括：

根据所述业务波束和信标波束的接收信号电平，计算每个参与终端的所述业务波束与信标波束之间的第一相对电平；根据所述终端位置信息和终端海拔信息，将各个参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个参与终端的指向；转换的天线远场坐标系如图6所示。

S102：计算各个参与波束的第二目标数据；其中，第二目标数据包括各个参与波束偏移后的位置、各个参与波束对应的方向图函数以及各个参与波束在各个参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。其中，所述方向图函数即为天线增益关于任意指向的函数。

在一可选的实施方式中，步骤S102具体包括：计算各个参与波束偏移后的位置；对预存储的预期方向图数据进行插值拟合得到各个参与波束的方向图函数；分别计算各个参与波束在各个参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

所述偏移后的位置具体是指高通量卫星的三个轴发生一定的指向偏移后的位置。

S103：以所述第一目标数据和第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

卫星指向偏移量会对波束覆盖的南北和东西指向造成影响；参见图5，图示的7个0.6°波束的期望覆盖如实线所示，实际覆盖如虚线所示。

卫星的指向由三个轴描述，分别是滚动轴、俯仰轴和偏航轴；所述卫星三轴指向偏移量是指卫星在滚动轴、俯仰轴和偏航轴各自的实际指向与预期指向的角度之差。

具体实施时，步骤S103具体包括：

以所述第一目标数据和第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，以最小化各个参与波束内的各个参与终端测量的第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。

步骤S103在采用基于梯度下降的凸优化算法初次估计出所述卫星三轴指向偏移量，进一步以初次估算结果进行迭代优化，以获得最优的优化结果；由此根据最终优化结果即可确定参与波束的指向偏移情况。

图2示出本发明第二实施例提供的高通量卫星指向测量方法，该实施例在上述第一实施例的基础上，还包括如下步骤：

S104：对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果。

具体可通过评估关键参数和非理想因素对算法估计性能的影响；例如评估波束宽度、参与终端数、参与波束数、指向偏移量、终端分布等关键参数、以及方向图处理误差、终端定位误差、终端信号测量等非理想因素对算法估计性能的影响；获得相应的评估结果。

S105：根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选所述参与终端。依据于对卫星三轴指向偏移量评估的结果确定相应的性能影响，进而针对性的通过设置终端优化筛选规则以进一步优化筛选参与终端；例如，可以设置一个终端信号测量误差的门限，优先筛选终端信号测量误差小于该门限的终端参与算法估计；使每个参与波束内的参与终端尽量分散，以充分利用波束内各个位置对三轴指向偏移量的敏感度信息。

本发明第三实施例提供的业务波束标校系统如图3所示；上述第一实施例和第二实施例所提供的高通量卫星指向测量方法具体可在本实施例所述的业务波束标校系统中实现，所述业务波束标校系统包括有高通量卫星、若干用户终端、信关站以及测控站，其中：

高通量卫星搭载有至少一副发射天线和一副信标天线，发射天线用于形成业务波束，信标天线用于形成覆盖各个所述业务波束的信标波束；若干用户终端，接入所述业务波束和信标波束，并用于测量所述业务波束和信标波束的接入信息、用户终端所处的位置信息和海拔信息；信关站通过高通量卫星接收所述用户终端上传的测量信息，并将所述测量信息发送给地面处理中心；测控站用于根据从信关站接收的卫星三轴指向偏移量的估计值，形成遥控指令并发送给高通量卫星，以使所述高通量卫星进行波束指向校准；本实施例的地面处理中心具体部署在所述信关站内，当然也可部署于所述信关站以外的其他地点；而所述地面处理中心包括有终端数据处理模块、方向图数据处理模块以及迭代优化模块，所述终端数据处理模块用于根据若干用户终端上传的测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于测量数据分别计算出各个参与终端的第一目标数据；其中，第一目标数据包括参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；所述方向图数据处理模块用于计算各个参与波束的第二目标数据；其中，第二目标数据包括各个参与波束偏移后的位置、各个参与波束对应的方向图函数以及各个参与波束在各个参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；所述迭代优化模块用于以第一目标数据和第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

本实施例的高通量卫星通过发射天线形成大量极窄的业务波束，所述发射天线同时还负责转发海量用户终端回传的测量信息到信关站；所述信标天线形成较宽的信标波束且至少能够覆盖所有的业务波束；卫星的指向由三个轴描述，分别是滚动轴、俯仰轴和偏航轴，三轴的定义如图4所示；如果卫星搭载了多副业务波束天线，当测量一副天线的指向时，只利用该副天线形成业务波束内的用户终端所测量的信息。

本实施例的地面处理中心还包括有算法验证模块，如图7所示；所述算法验证模块用于：对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果；根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选参与终端。

本实施例具体是通过地面处理中心来实现上述第一实施例和第二实施例所述的高通量卫星指向测量方法，以获得卫星三轴指向偏移量的估计值；进而通过测控站接收由信关站传输的所述估计值，形成遥控指令，发送到高通量卫星上，以使高通量卫星通过控制天线指向、姿轨控系统等机械补偿方式以及调整波束形成网络幅相系数的电补偿方式，使三轴指向偏移量减小到设定门限之下，实现波束指向的校准控制。

进一步的，所述用户终端内置有测量电路、导航系统(如GPS、北斗)以及高度计，测量电路用于测量所述业务波束和信标波束的接收信号电平、载噪比和信噪比，导航系统用于测量用户终端所处的终端位置信息，高度计用于测量用户终端所处的终端海拔信息；用户终端将所测量的测量数据发送给高通量卫星，并通过高通量卫星转发回传到信关站。所述终端数据处理模块具体用于：

根据所述业务波束和信标波束的接收信号电平，计算每个参与终端的业务波束与信标波束之间的第一相对电平；根据所述终端位置信息和终端海拔信息，将各个参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个参与终端的指向。

进一步的，所述地面处理中心存储有各个所述业务波束对应的预期方向图数据；所述方向图数据处理模块具体用于：

计算各个参与波束偏移后的位置；对预存储的预期方向图数据进行插值拟合得到各个参与波束的方向图函数；分别计算各个参与波束在各个参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

进一步的，所述迭代优化模块具体用于：

以所述第一目标数据和第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计卫星三轴指向偏移量，以最小化各个参与波束内的各个参与终端测量的第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。

参见图7，地面处理中心的各功能模块的具体运行流程如下：

步骤一：地面处理中心首先运行终端数据处理模块，包括从所有用户终端的测量数据中筛选出参与终端、计算每个参与终端的业务波束和信标波束的相对接收信号电平、把参与终端的位置信息从经纬度坐标系转换到天线远场坐标系，最终得到处理后的所有参与终端的指向和相对电平。

步骤二：然后运行方向图数据处理模块(三个轴的指向偏移量初始值均设置为0)，包括计算每个参与波束偏移后的位置、对信关站存储的预期方向图数据进行插值拟合得到每个参与波束的方向图函数、分别计算每个参与波束在每个参与终端指向处关于每个轴指向偏移量的偏导数，最终得到参与波束的方向图函数和在每个参与终端指向处关于三轴指向偏移量的偏导数。

步骤三：把终端数据处理模块处理后所有参与终端的指向和相对电平、以及方向图数据处理模块处理后的方向图函数和在每个接入终端指向处关于三轴指向偏移量的偏导数作为输入，运行迭代优化模块，选择基于梯度下降的凸优化算法估计卫星三轴指向的偏移量，以最小化所有参与波束内所有参与终端估计的相对电平与测量的相对电平之差的均方值。优化算法需进行反复迭代，每次迭代过程中把上一次迭代更新后的三轴指向偏移量作为输入，重新调用方向图数据处理模块并基于所采用的优化算法进行更新，直到算法收敛。

步骤四：把迭代优化模块的优化结果作为输入，运行算法验证模块，评估关键参数和非理想因素对算法估计性能的影响。

步骤五：根据迭代优化模块的评估结果，设置终端优化筛选原则以进一步提升算法性能。例如，可以设置一个终端信号测量误差的门限，优先筛选终端信号测量误差小于该门限的终端参与算法估计；一个参与波束内的参与终端尽量分散，以充分利用波束内各个位置对三轴指向偏移量的敏感度信息。

综上所述，本发明所述高通量卫星指向测量方法及业务波束标校系统，能够取代传统的地面标校站和星上标校波束，无需单独设置标校子系统，有效节省标校系统建设成本；通过对卫星滚动轴、俯仰轴和偏航轴三个轴的测量，实现对大量波束指向的准确测量；还可直接通过终端性能反映系统性能，根据监测的终端性能及时触发标校流程，进一步优化和提升用户体验。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高通量卫星指向测量方法，其特征在于，包括步骤：

根据若干用户终端上传的测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据；其中，所述第一目标数据包括所述参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；

计算各个参与波束的第二目标数据；其中，所述第二目标数据包括各个所述参与波束偏移后的位置、各个所述参与波束对应的方向图函数以及各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

2.根据权利要求1所述的高通量卫星指向测量方法，其特征在于，还包括：

对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果；

根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选所述参与终端。

3.根据权利要求1所述的高通量卫星指向测量方法，其特征在于，所述测量数据包括有终端位置信息、终端海拔信息以及所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平；

所述基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据的步骤包括：

根据所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平，计算每个所述参与终端的所述业务波束与所述信标波束之间的第一相对电平；

根据所述终端位置信息和所述终端海拔信息，将各个所述参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个所述参与终端的指向。

4.根据权利要求1所述的高通量卫星指向测量方法，其特征在于，所述计算各个参与波束的第二目标数据的步骤包括：

计算各个所述参与波束偏移后的位置；

对预存储的预期方向图数据进行插值拟合得到各个所述参与波束的方向图函数；

分别计算各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

5.根据权利要求1所述的高通量卫星指向测量方法，其特征在于，以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果的步骤包括：

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，以最小化各个所述参与波束内的各个所述参与终端测量的所述第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；

将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。

6.一种业务波束标校系统，其特征在于，包括有：

高通量卫星，搭载有至少一副发射天线和一副信标天线，所述发射天线用于形成业务波束，所述信标天线用于形成覆盖各个所述业务波束的信标波束；

若干用户终端，接入所述业务波束和所述信标波束，并用于测量所述业务波束和所述信标波束的接入信息、所述用户终端所处的位置信息和海拔信息；

信关站，通过所述高通量卫星接收所述用户终端上传的测量信息，并将所述测量信息发送给地面处理中心；

测控站，用于根据从所述信关站接收的卫星三轴指向偏移量的估计值，形成遥控指令并发送给所述高通量卫星，以使所述高通量卫星进行波束指向校准；

其中，所述地面处理中心包括有：

终端数据处理模块，用于根据若干用户终端上传的所述测量数据，筛选出参与指向测量的参与终端，并基于所述测量数据分别计算出各个所述参与终端的第一目标数据；其中，所述第一目标数据包括所述参与终端的指向和所述参与终端在业务波束和信标波束之间接收信号的第一相对电平；

方向图数据处理模块，用于计算各个参与波束的第二目标数据；其中，所述第二目标数据包括各个所述参与波束偏移后的位置、各个所述参与波束对应的方向图函数以及各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数；

迭代优化模块，用于以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，并对所述卫星三轴指向偏移量进行迭代优化以获得优化结果。

7.根据权利要求6所述的业务波束标校系统，其特征在于，所述地面处理中心还包括有算法验证模块，所述算法验证模块用于：

对所述优化结果进行性能影响评估，获得评估结果；

根据所述评估结果，设置终端优化筛选规则以优化筛选所述参与终端。

8.根据权利要求6所述的业务波束标校系统，其特征在于，所述用户终端内置有测量电路、导航系统以及高度计，所述测量电路用于测量所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平、载噪比和信噪比，所述导航系统用于测量所述用户终端所处的终端位置信息，所述高度计用于测量所述用户终端所处的终端海拔信息；

所述终端数据处理模块具体用于：

根据所述业务波束和所述信标波束的接收信号电平，计算每个所述参与终端的所述业务波束与所述信标波束之间的第一相对电平；

根据所述终端位置信息和所述终端海拔信息，将各个所述参与终端的经纬度坐标系转换为天线远场坐标系，获得各个所述参与终端的指向。

9.根据权利要求6所述的业务波束标校系统，其特征在于，所述地面处理中心存储有各个所述业务波束对应的预期方向图数据；

所述方向图数据处理模块具体用于：

计算各个所述参与波束偏移后的位置；

对预存储的所述预期方向图数据进行插值拟合得到各个所述参与波束的方向图函数；

分别计算各个所述参与波束在各个所述参与终端指向处的卫星三轴指向偏移量的偏导数。

10.根据权利要求6所述的业务波束标校系统，其特征在于，所述迭代优化模块具体用于：

以所述第一目标数据和所述第二目标数据为输入，通过基于梯度下降的凸优化算法估计所述卫星三轴指向偏移量，以最小化各个所述参与波束内的各个所述参与终端测量的所述第一相对电平与估计的第二相对电平之差的均方值；

将所述卫星三轴指向偏移量进行反复迭代优化，直至算法收敛以获得优化结果。