ES2958953T3 - Sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital - Google Patents
Sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital Download PDFInfo
- Publication number
- ES2958953T3 ES2958953T3 ES20162704T ES20162704T ES2958953T3 ES 2958953 T3 ES2958953 T3 ES 2958953T3 ES 20162704 T ES20162704 T ES 20162704T ES 20162704 T ES20162704 T ES 20162704T ES 2958953 T3 ES2958953 T3 ES 2958953T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- antenna
- pointing error
- satellite
- test
- test signals
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 92
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 101100434411 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ADH1 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150102866 adc1 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150042711 adc2 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 2
- 101100067427 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) FUS3 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100015484 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) GPA1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
- H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/125—Means for positioning
- H01Q1/1257—Means for positioning using the received signal strength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/288—Satellite antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
- H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
- H04B7/18515—Transmission equipment in satellites or space-based relays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Sistema para estimar un error de puntería de una antena (ANT) de un satélite, comprendiendo el satélite una carga útil (CU) que comprende un transmisor o receptor multicanal que comprende una antena multicanal (ANT), una cadena de procesamiento analógico por canal y un conjunto de circuitos integrados digitales (PN), comprendiendo el sistema un dispositivo de estimación (EST) de un error de puntería de antena implementado a bordo del satélite o en una estación terrestre, estando configurado el dispositivo de estimación de un error de puntería para: - Adquirir, por al menos al menos dos canales del transmisor o del receptor, al menos dos señales de prueba, habiendo cada señal de prueba transmitida o recibida por la antena en una dirección diferente (θA, θB), - para al menos un par de señales de prueba adquiridas, determinar, para cada señal de prueba, una ganancia compleja relativa entre la señal de prueba recibida o transmitida respectivamente en dos canales distintos, - determinar una medida comparativa entre las dos señales de prueba entre la relación entre las dos ganancias complejas relativas y/o la diferencia entre las fases de la dos ganancias relativas complejas- determinar un error de puntería (dθ) de la antena a partir del comparativo de medidas, de las direcciones de transmisión o recepción de las señales de prueba (θA, θB) y de un modelo de ganancia de la antena para cada canal y en una pluralidad de direcciones. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital
La invención se refiere al campo de los sistemas de comunicación por satélite y más precisamente al de las antenas activas a bordo de un satélite que funcionan en transmisión o recepción.
Se divulga un sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital.
La invención propone una solución al problema de la determinación precisa del error de apuntamiento de una antena activa a bordo de un satélite, en particular, pero no solo, en el caso de antenas con reflector.
El error de apuntamiento de antena es la diferencia entre la dirección controlada mecánicamente de la antena y la dirección real. En la práctica, puede existir una diferencia entre la dirección deseada y la dirección real, en particular debido a la deformación termo-elástica de los enlaces mecánicos de la antena, la deformación dinámica del satélite y su estabilidad angular o actitud imperfecta.
De hecho, la dirección de apuntamiento de la antena se determina en un marco de referencia vinculado al satélite, a partir de la actitud del satélite. Sin embargo, la determinación y el mantenimiento de la actitud del satélite solo es posible con un margen de error distinto de cero, típicamente del orden de 0,1° en un día. Este error se refiere a la precisión de la antena apuntando, que afecta a la dirección de llegada de las señales recibidas o transmitidas por la antena del satélite, relativa y respectivamente a una marca de referencia de la antena o a una marca de referencia en tierra.
Esta imprecisión puede ser perjudicial para ciertas aplicaciones. En particular, cuando se desea llevar a cabo una calibración precisa de los diversos canales de procesamiento de una carga útil, es necesario conocer con precisión la dirección de apuntamiento de la antena.
Además, en el caso de las antenas de haz múltiple que iluminan puntos de tamaño reducido, también es necesario controlar con precisión el apuntamiento de la antena para garantizar la estabilidad de la cobertura de la antena. Existen varias soluciones para estimar con precisión el error de apuntamiento de una antena satelital.
Una primera solución consiste en equipar la antena con un sistema llamado “RF sensing” dedicado a la medición de apuntamiento que consiste en un pequeño número de fuentes, o incluso una antena específica, y equipos de procesamiento electrónico. Este sistema debe acoplarse mecánicamente a la antena.
Una desventaja de esta solución es que implica un aumento en la masa y el consumo del satélite. También hace necesario garantizar que las fuentes adicionales no perturben el comportamiento de la antena. Los impactos en términos de tamaño, masa y consumo pueden ser significativos.
Una segunda solución consiste en descuidar los efectos termo-elásticos en las conexiones mecánicas de la antena. El apuntamiento de la antena se estima a partir de la actitud del satélite, que se estima con sensores ópticos (del tipo “star tracker”) que realizan mediciones en las estrellas. Esta solución, aunque económica, no permite obtener la precisión esperada en el apuntamiento de la antena.
Una tercera solución consiste, en el caso de una antena en recepción, en transmitir varias señales desde diferentes estaciones terrestres en diferentes posiciones geográficas, en frecuencias conocidas, y luego en producir, en el procesador digital de la carga útil, adquisición coherente de las señales procedentes de las diversas cadenas de radiofrecuencia aguas abajo de la antena. Sobre la base de las secuencias digitalizadas en todos los canales, es posible implementar un algoritmo de tipo de MÚSICA, basado en una estimación de la matriz de correlación de las señales y una descomposición en el subespacios adecuados de ruido / señal. Esto permite estimar las direcciones de llegada de las señales transmitidas por las estaciones terrestres.
Sin embargo, se sabe que esta técnica es muy sensible a una relación señal-ruido desfavorable y especialmente a imperfecciones en términos de retardo, fase y ganancia de las cadenas de radiofrecuencia. Además, este procedimiento es difícil de aplicar a una antena en transmisión, ya que es necesario distinguir las señales transmitidas por los diversos elementos radiantes de la antena, transmitidas simultáneamente, dentro de la señal recibida en tierra, para construir una matriz de correlación. La separación de las señales degrada la precisión de las mediciones en el caso de un gran número de elementos radiantes emitiendo simultáneamente. También se conocen las soluciones descritas en los documentos U.S. 2014/022120 A1, EP 0998063 A2 y U.S.
579007 A.
La invención propone una nueva solución al problema de estimar el error de apuntamiento de una antena en recepción o en transmisión.
Se basa en el uso de al menos dos estaciones terrestres que transmiten o reciben una señal de prueba en dos direcciones diferentes. La señal se procesa a bordo o en tierra para determinar con precisión la dirección de la antena que apunta desde un modelo de ganancia de antena en diferentes direcciones.
La solución propuesta permite mejorar la precisión de la estimación del apuntamiento de la antena, sin necesidad de medios específicos a bordo del satélite que impacten en la masa y el consumo. La precisión obtenida es independiente de las dispersiones entre las cadenas de radiofrecuencia analógicas de la carga útil. También es independiente de las variaciones en las condiciones de propagación entre las señales transmitidas por las diversas estaciones terrestres y de las dispersiones de las cadenas de radiofrecuencia analógicas de las estaciones terrestres. La solución tampoco tiene ningún impacto en el servicio proporcionado por el satélite. Permite una estimación regular o incluso permanente del desplazamiento de la antena. El nivel de precisión de la estimación se puede mejorar aún más utilizando más estaciones terrestres o diferentes frecuencias o varios canales de recepción/transmisión a bordo del satélite.
El objeto de la invención es un sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite, el satélite comprende una carga útil que comprende un transmisor o receptor multicanal que comprende una antena multicanal, una cadena de procesamiento analógico por canal y un conjunto de circuitos integrados digitales, el sistema consta de un dispositivo de estimación de errores de apuntamiento de antena implementado a bordo del satélite o en una estación terrestre, el dispositivo de estimación de errores de apuntamiento está configurado para:
• adquirir, para al menos dos canales del transmisor o receptor, al menos dos señales de prueba, habiendo sido transmitida o recibida cada señal de prueba por la antena en una dirección diferente del punto de vista del satélite,
• para al menos un par de señales de prueba adquiridas, determine, para cada señal de prueba, una ganancia compleja relativa entre la señal de prueba recibida o transmitida respectivamente en dos canales distintos,
• determinar una medición comparativa entre las dos señales de prueba entre la relación entre las dos ganancias complejas relativas y/o la diferencia entre las fases de las dos ganancias complejas relativas, • determine un error de apuntamiento de antena a partir de la medición comparativa, las direcciones de transmisión o recepción de las señales de prueba y un modelo de la ganancia de antena para cada canal y en una pluralidad de direcciones.
Según un aspecto particular de la invención, cada señal de prueba está compuesta por al menos una línea espectral.
Según un aspecto particular de la invención, el dispositivo de estimación de errores de apuntamiento está configurado para determinar una pluralidad de estimaciones de errores de apuntamiento a partir de una pluralidad de pares de señales de prueba transmitidas o recibidas en diferentes direcciones o una pluralidad de pares diferentes de canales distintos o una pluralidad de frecuencias de señal de prueba.
De acuerdo con un aspecto particular de la invención, el dispositivo de estimación de un error de apuntamiento se configura para determinar un error de apuntamiento de la antena:
• determinando, a partir del modelo de ganancia de antena, un modelo de medición comparativa entre las dos señales de prueba, dependiendo de un error de apuntamiento de la antena, la frecuencia y las direcciones de transmisión o recepción de las señales de prueba (0a, 0b),
• buscando el valor del error de apuntamiento que permita minimizar la diferencia entre la medición comparativa y el modelo de medición comparativa tomado en este valor.
Según un aspecto particular de la invención, la carga útil comprende un receptor multicanal y el dispositivo de estimación de un error de apuntamiento está configurado para recibir, por lo menos, dos canales de recepción, una secuencia de tiempo digitalizada de al menos dos señales de prueba, la secuencia de tiempo que se muestrea simultáneamente en los diferentes canales del conjunto de circuitos integrados digitales.
Según un aspecto particular de la invención, el sistema de estimación de un error de apuntamiento comprende además al menos dos estaciones de prueba en tierra, cada estación de prueba en tierra está configurada para transmitir una señal de prueba al satélite.
Según un aspecto particular de la invención, cada estación de prueba terrestre está configurada para transmitir las señales de prueba a su vez en la misma frecuencia o simultáneamente en frecuencias lo suficientemente cercanas para ser afectadas por los mismos errores.
Según un aspecto particular de la invención, la carga útil comprende un transmisor multicanal, el dispositivo de estimación de un error de apuntamiento que se está implementando en una estación terrestre, cada señal de prueba recibida por una estación terrestre diferente es transmitida por la antena según una dirección de transmisión diferente del punto de vista del satélite.
Según un aspecto particular de la invención, el sistema de estimación de un error de apuntamiento comprende además al menos dos estaciones de prueba terrestres, estando cada estación de prueba terrestre configurada para:
• recibir una señal de prueba del satélite en una dirección diferente del punto de vista del satélite,
• separar la señal de prueba recibida en tierra en varias señales correspondientes a los canales de transmisión del satélite,
• transmitir, al dispositivo de estimación de errores de apuntamiento, las señales de prueba recibidas para al menos dos canales de transmisión distintos.
Según un aspecto particular de la invención, el sistema está configurado para aplicar un procedimiento de acceso múltiple a las señales de prueba transmitidas por el satélite.
La invención también se refiere a un procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite, el satélite que comprende una carga útil que comprende un transmisor o receptor multicanal que comprende una antena multicanal, una cadena de procesamiento analógico por canal y un conjunto de circuitos integrados digitales, el proceso incluye las etapas de:
• adquirir, para al menos dos canales del transmisor o receptor, al menos dos señales de prueba, habiendo sido transmitida o recibida cada señal de prueba por la antena en una dirección diferente,
• para al menos un par de señales de prueba adquiridas, determine, para cada señal de prueba, una ganancia compleja relativa entre la señal de prueba recibida o transmitida respectivamente en dos canales distintos,
• determinar una medición comparativa entre las dos señales de prueba entre la relación entre las dos ganancias complejas relativas y/o la diferencia entre las fases de las dos ganancias complejas relativas, • determine un error de apuntamiento de antena a partir de la medición comparativa, las direcciones esperadas de transmisión o recepción de las señales de prueba y un modelo de la ganancia de antena para cada canal y en una pluralidad de direcciones.
Según una variante, el procedimiento según la invención comprende además una etapa para corregir el apuntamiento de la antena sobre la base del error de apuntamiento. Los dibujos adjuntos ilustran la invención:
La Figura 1 representa un diagrama de un sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite que opera en recepción según una primera realización de la invención,
La Fig. 2 representa un diagrama de flujo que detalla las etapas para llevar a cabo un procedimiento de estimación de un error de apuntamiento utilizando el sistema de Fig. 1,
La Figura 3 representa un diagrama de un sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite que opera en transmisión según una segunda realización de la invención,
La Fig. 4 representa un diagrama de flujo que detalla las etapas para llevar a cabo un procedimiento de estimación de un error de apuntamiento utilizando el sistema de Fig. 3.
Las figuras 1 y 2 ilustran la implementación de un sistema y un procedimiento de estimación del error de apuntamiento de una antena de un satélite, en recepción.
El sistema descrito en la figura 1 comprende una carga útil CU de un satélite en órbita y al menos dos estaciones terrestres ST1, ST2.
Cada estación terrestre ST1, ST2 comprende en particular una antena apuntada hacia el satélite, una cadena de transmisión para comunicarse con el satélite y un convertidor digital-analógico. En el caso de que el procedimiento según la invención se implemente en tierra, al menos una estación terrestre ST2u otro equipo remoto conectado a la estación terrestre ST2 comprende una cadena de recepción, un convertidor analógico a digital, Un medio de comunicación con el satélite a través de un enlace seguro LS, una memoria para almacenar la señal recibida digitalizada y un dispositivo informático para procesar la señal. El LINK LS está protegido, por ejemplo, mediante el uso de un mecanismo de protección de errores del tipo de código de corrección de errores.
La carga útil CU comprende una o más antenas ANT o un conjunto de antenas que consta de varios elementos radiantes. Cada elemento radiante recibe una señal que se procesa en la carga útil CU mediante un canal de procesamiento. La carga útil CU muestra un funcionamiento multicanal. Un canal corresponde a un elemento radiante de la antena ANT La figura 1 muestra, en aras de la simplicidad, una carga útil que comprende dos canales de recepción, pero el número de canales es generalmente mayor.
Cada canal de procesamiento comprende una cadena de radiofrecuencia analógica RF1, RF2 que está constituida por uno o más filtros, uno o más amplificadores y posiblemente uno o más mezcladores para llevar a cabo una transposición de frecuencia de la señal recibida.
En la salida de cada cadena de recepción de radiofrecuencia analógica, se coloca un convertidor analógico-digital ADC1, ADC2para convertir las señales analógicas en señales digitales que se suministran a un conjunto de circuitos integrados digitales PN. Cada circuito integrado digital es, por ejemplo, un circuito integrado específico de la aplicación (conocido también por el nombre inglés de ASIC, por “Application-Specific Itegrated Circuit”) o una matriz de puertas programables en campo (conocido también por el nombre inglés de FPGA, por “Field-Programmable Gate Array”) o un conjunto de puertas lógicas o un procesador de señal o un procesador genérico.
El conjunto de circuitos integrados digitales PN comprende, por ejemplo, un filtro digital por canal de procesamiento y un circuito de formación de haces FFC que realizan una función de formación de haces común a un conjunto de canales de procesamiento. La función del circuito FFC de formación del haz es, en particular, combinar linealmente las señales recibidas con un conjunto particular de ganancias complejas (amplitud y fase) para formar un haz en la dirección deseada, en relación con una marca de referencia de la antena, con el fin de recibir las señales útiles. La combinación particular de las señales recibidas con ganancias complejas constituye una ley de combinación o una ley de formación de haces.
El ejemplo de la figura 1 se da puramente a modo de ilustración y sin limitación. En particular, el conjunto de circuitos integrados digitales puede tener una arquitectura modular diferente a la de la figura 1. Por ejemplo, puede comprender varias series de circuitos integrados digitales para cada canal o varios circuitos integrados de formación de haces que funcionan en paralelo y en cascada para subgrupos de canales.
En todos los casos arquitectónicos, el conjunto de circuitos integrados digitales comprende un medio MEM, por ejemplo una memoria, para capturar o grabar, de manera coherente en el mismo intervalo de tiempo, las señales digitales de un conjunto de canales, Por ejemplo, en la salida de los convertidores analógico-digital ADC1, ADC2. En una realización de la invención, el conjunto de circuitos integrados digitales PN comprende además un dispositivo EST para estimar el error de apuntamiento de la antena ANT a partir de las señales digitales capturadas por la memoria MEM. Este dispositivo SE fabrica, por ejemplo, mediante un ordenador de a bordo que incluye elementos de software y/o hardware. En otra realización de la invención, el dispositivo EST para estimar el error de apuntamiento se encuentra en una estación terrestre ST1, ST2 o en otro equipo terrestre.
El procedimiento según la invención comienza con la transmisión (201) de al menos dos señales de prueba por al menos dos estaciones terrestres, según dos direcciones diferentes de llegada 0<a>, 0<b>. Sin apartarse del alcance de la invención, se pueden utilizar más de dos estaciones terrestres, cada una transmitiendo una señal de prueba al satélite desde una dirección diferente. Las direcciones de llegada deben ser diferentes del punto de vista del satélite. Para satisfacer esta restricción, las estaciones terrestres se encuentran, por ejemplo, en diferentes puntos. Un punto corresponde a un haz de la cobertura de la antena multihaz.
Las señales de prueba son señales de banda estrecha que consisten, por ejemplo, en una línea espectral a una frecuencia dada, lo que permite no interferir con las señales útiles. Las señales de prueba también pueden consistir en portadores modulados por otra señal predeterminada. Las estaciones de tierra ST1, ST 2 transmiten a su vez en la misma frecuencia o simultáneamente en diferentes frecuencias, pero lo suficientemente cerca como para verse afectadas de la misma manera por la propagación, los canales de RF y la antena. Las señales de prueba son conocidas previamente por el satélite y las estaciones terrestres.
Las señales recibidas por el satélite son procesadas a bordo por las cadenas de radiofrecuencia RF1, RF2 de cada canal y luego son digitalizadas por los convertidores ADC1, ADC2.
En una segunda etapa 202 del procedimiento según la invención, las señales digitalizadas se muestrean coherentemente en el mismo intervalo de tiempo para al menos dos canales distintos. Por ejemplo, las señales se muestrean directamente en la salida de los convertidores analógico-digitales de dos canales o en otra ubicación en el conjunto de circuitos integrados digitales, siendo la única restricción poder muestrear simultáneamente las señales correspondientes a dos canales distintos.
Sobre la base de señales digitalizadas simultáneamente en al menos dos canales distintos y para al menos dos señales de prueba recibidas en dos direcciones diferentes de llegada, las siguientes etapas del procedimiento según la invención tienen como objetivo determinar una estimación del error de apuntamiento de la antena. Estas etapas pueden llevarse a cabo a bordo del satélite en el conjunto de circuitos integrados digitales PN o mediante un ordenador a bordo o en tierra en una de las estaciones terrestres ST1, ST2 utilizadas para la transmisión de una señal de prueba o en otro equipo. La figura 1 muestra de forma esquemática el caso en el que el cálculo del error de apuntamiento se realiza mediante un dispositivo de estimación EST que forma parte del conjunto de circuitos integrados digitales PN.
Para cada uno de los dos canales, una etapa de filtrado digital de la señal alrededor del portador útil de la señal de prueba permite recuperar con precisión la línea espectral emitida por las estaciones terrestres.
A continuación, en una etapa 203, se determina una ganancia compleja relativa entre dos canales de recepción de la carga útil para cada señal de prueba recibida correspondiente a las transmisiones por las dos estaciones terrestres ST1, ST2. La ganancia compleja relativa se determina realizando un cálculo de correlación cruzada entre la señal digital del primer canal y la señal digital del segundo canal. De hecho, dado que la señal de calibración se propaga de forma idéntica en cada canal, el resultado de la intercorrelación de las señales permite obtener una ganancia relativa que contiene la ganancia relativa y la fase entre los dos canales de procesamiento. El cálculo de la correlación cruzada se realiza, por ejemplo, directamente en el dominio del tiempo mediante el cálculo de la correlación, o indirectamente en el dominio de la frecuencia mediante dos transformaciones directas de Fourier, una conjugación compleja, una multiplicación compleja y una transformación indirecta de Fourier, según técnicas conocidas por los expertos en la materia
Sead9el error de apuntamiento de la antena ANT.
Para la estación terrestre ST1, vista por la antena ANT en la dirección 0<a>+ d0, se realiza una primera medición de ganancia compleja relativa, para una frecuencia f de la señal de prueba:
Para la estación terrestre ST2, vista por la antena ANT en la dirección 0B+d0, se realiza una segunda medición de ganancia compleja relativa, para una frecuencia f de la señal de prueba:
Cada medida de ganancia compleja relativa corresponde al producto de varios términos. Los términos pk, i(antenaf, 0A+d0) y pk, i(antenaf, 0B+d0) corresponden a la ganancia de la antena en las direcciones respectivas 0A+d0 y 0B+d0, para la frecuencia f.
Los términos pk, i(RFf) y pk, i(DAC) corresponden respectivamente a las relaciones de ganancia entre los dos canales vinculadas a las diferencias de comportamiento de las cadenas de radiofrecuencia para la frecuencia f y de los convertidores analógico-digitales de estos dos canales. Estos términos son comunes a ambas medidas. En la siguiente etapa 204, se determina la relación entre las dos mediciones de ganancia relativa determinadas en la etapa 203.
Calculando esta relación, los términos comunes a las dos mediciones se compensan entre sí y solo se conservan las contribuciones relacionadas con la ganancia de la antena.
En otra etapa 205, la relación calculada en la etapa 204 se compara con un modelo de la ganancia de la antena en función de la dirección de llegada de la señal y de la frecuencia. A partir de este modelo, de la relación calculada en la etapa 204 y de los valores de las direcciones de llegada de las señales de prueba, se deduce de ello una estimación del error de apuntamiento d0.
Las direcciones de llegada 0a, 0b se determinan a partir de las posiciones conocidas de las estaciones terrestres STi, ST2 y del satélite, y del marco de referencia de la antena del satélite.
Un procedimiento posible para determinar el error de apuntamiento d0 consiste en buscar el valor de d0 que permite minimizar el error entre la relación mencionada anteriormente determinada en la etapa 204 y la relación de las ganancias de antena determinadas desde el modelo para las direcciones respectivas 0a d0 y 0b d0. Cualquier procedimiento de resolución numérica adecuado permite determinar una estimación del valor de d0.
En una última etapa 206, el error de apuntamiento estimado se utiliza para corregir el apuntamiento de la antena ya sea mecánicamente o adaptando las leyes de formación del haz para integrar el desapuntamiento estimado d0. En una variante de realización del procedimiento según la invención, se determinan varias estimaciones del error de apuntamiento d0.
Por ejemplo, se pueden utilizar más de dos estaciones terrestres, en cuyo caso se calculan varias relaciones de ganancia relativa para diferentes pares de señales de prueba recibidas en diferentes direcciones de llegada.
Otra solución es operar más de dos canales de recepción en la carga útil. En este caso, se calculan varios ratios de ganancia relativa para diferentes pares de canales de recepción.
Finalmente, varias señales de prueba pueden transmitirse secuencialmente en diferentes frecuencias. En este caso, se calculan varias relaciones de ganancia relativa para diferentes frecuencias.
Las tres variantes descritas anteriormente pueden combinarse entre sí (varias estaciones terrestres, varios canales de recepción y varias frecuencias).
Una ventaja de utilizar varias estimaciones del error de apuntamiento es que permite eliminar algunas ambigüedades residuales, por ejemplo, si varios valores del error d0 satisfacen la igualdad entre la relación de las mediciones de ganancia y la relación de los valores de ganancia determinados a partir del modelo de ganancia de la antena.
En otra variante de realización del procedimiento según la invención, solo se explota la fase o solo la amplitud de las ganancias complejas relativas. En este caso, la relación de las ganancias complejas calculadas en la etapa 204 se sustituye por una relación de amplitud o por una diferencia de fase.
Las figuras 3 y 4 describen otra variante de la realización de la invención aplicada a una antena en transmisión. La figura 3 muestra una carga útil CU de un satélite en órbita que comprende una antena ANT que funciona en transmisión. La carga útil CU consta de un conjunto de circuitos integrados digitales PN que realizan una función de formación del haz de transmisión en canales N, convertidores de digital a analógico en la salida de cada canal, Cadenas de transmisión de RF conectadas entre las salidas de los convertidores de digital a analógico y una o más antenas ANT o conjuntos de antenas que constan de varios elementos radiantes. Cada canal de procesamiento de transmisión comprende una cadena de radiofrecuencia analógica RF1, RF2 que está constituida por uno o más filtros, uno o más amplificadores y posiblemente uno o más mezcladores para llevar a cabo una transposición de frecuencia de la señal recibida. Cada elemento radiante está asociado a un canal de transmisión. La carga útil CU muestra un funcionamiento multicanal. La figura 3 muestra una carga útil que comprende dos canales de transmisión, pero el número de canales es generalmente mayor.
La Fig. 4 detalla, en un diagrama de flujo, las etapas para llevar a cabo un procedimiento de estimación de y corrección del error de apuntamiento de la antena ANT
En una primera etapa 401, se genera una señal de prueba, similar a la descrita anteriormente, en el conjunto de circuitos integrados digitales PN. Por ejemplo, puede almacenarse digitalmente en una memoria MEM y luego transmitirse a los convertidores de digital a analógico DAC1, DAC2de cada canal de procesamiento.
Para poder separar los canales de transmisión cuando la señal de prueba se recibe en tierra, se utiliza una técnica de acceso múltiple para transmitir la señal de prueba en los diferentes canales de transmisión. La técnica de acceso es, por ejemplo, una técnica de acceso de código de difusión (de tipo CDMA), en cuyo caso la señal de prueba digital generada se difunde con un código de difusión diferente para cada canal de transmisión. Otra técnica de acceso posible es una técnica de acceso de frecuencia (del tipo FDMA) que consiste en modular la señal de prueba en una frecuencia diferente para cada canal de transmisión. Las señales digitales se pueden precalcular y almacenar en una memoria o un registro MEM.
La señal de prueba se transmite así a través de un conjunto de canales de transmisión de la antena ANT a al menos dos estaciones terrestres ST1, ST2 según dos direcciones diferentes 0<a>, 0<b>.
En cada una de las estaciones terrestres ST1, ST2, las señales están separadas 402 por canales de transmisión en función de la técnica de acceso (por ejemplo, CDMA, FDMA u otro tipo) utilizada y luego se digitalizan 403.
A continuación, las etapas 203.204.205 descritos en la figura 2 se aplican de manera idéntica para determinar una estimación del error de apuntamiento de la antena ANT
El cálculo de la estimación del error de apuntamiento se realiza en una de las estaciones terrestres ST1, ST2, o en equipos terrestres conectados o no a las estaciones terrestres ST1, ST2,
El error de apuntamiento se transmite entonces (404) al satélite a través de un enlace seguro LS para corregir el apuntamiento de la antena.
Claims (12)
1. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena (ANT) de un satélite, comprendiendo el satélite una carga útil (CU) que comprende un transmisor o receptor multicanal que comprende una antena multicanal (ANT), una cadena de procesamiento analógico por canal y un conjunto de circuitos digitales integrados (PN), comprendiendo el sistema un dispositivo de estimación (EST) de un error de apuntamiento de la antena implementado a bordo del satélite o en una estación terrestre, estando el sistemacaracterizado porqueel dispositivo de estimación de un error de apuntamiento está configurado para:
- adquirir (202.403), para al menos dos canales del transmisor o receptor, al menos dos señales de prueba, habiendo sido transmitida o recibida cada señal de prueba por la antena en una dirección diferente (0<a>, 0<b>) del punto de vista del satélite,
- para al menos un par de señales de prueba adquiridas, determinar (203), para cada señal de prueba, una ganancia relativa compleja entre la señal de prueba recibida o transmitida respectivamente en dos canales distintos,
- determinar una medición comparativa (204) entre las dos señales de prueba a partir de la relación entre las dos ganancias complejas relativas y/o la diferencia entre las fases de las dos ganancias complejas relativas,
- determinar (205) un error de apuntamiento (d0) de la antena a partir de la medición comparativa, las direcciones de transmisión o recepción de las señales de prueba (0a, 0b) y un modelo de la ganancia de la antena para cada canal y en una pluralidad de direcciones.
2. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena según una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada señal de prueba está compuesta por al menos una línea espectral.
3. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena según una de las reivindicaciones anteriores en el que el dispositivo de estimación (EST) de un error de apuntamiento está configurado para determinar una pluralidad de estimaciones de un error de apuntamiento a partir de una pluralidad de pares de señales de prueba transmitidas o recibidas en diferentes direcciones o varios pares diferentes de canales distintos o varias frecuencias de señales de prueba.
4. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el estimador (EST) de un error de apuntamiento está configurado para determinar un error de apuntamiento de la antena:
- determinando, a partir del modelo de ganancia de la antena, un modelo de medición comparativa entre las dos señales de prueba, en función de un error de apuntamiento de la antena, la frecuencia y las direcciones de transmisión o recepción de las señales de prueba (0a, 0b),
- buscando el valor del error de apuntamiento que permita minimizar la diferencia entre la medición comparativa y el modelo de medición comparativa tomado en este valor.
5. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la carga útil (CU) comprende un receptor multicanal y el dispositivo de estimación (EST) de un error de apuntamiento está configurado para recibir, por al menos dos canales de recepción, una secuencia de tiempo digitalizada de al menos dos señales de prueba, estando la secuencia de tiempo tomada simultáneamente de los diferentes canales en el conjunto de circuitos integrados digitales (PN).
6. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según la reivindicación 5 que comprende además al menos dos estaciones terrestres de prueba (ST1, ST2), estando cada estación terrestre de prueba configurada para transmitir (201) una señal de prueba al satélite.
7. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6 en el que cada estación terrestre de prueba está configurada para transmitir las señales de prueba a su vez en la misma frecuencia o simultáneamente en frecuencias lo suficientemente cercanas como para verse afectadas por los mismos errores.
8. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la carga útil comprende un transmisor multicanal, estando el dispositivo de estimación (EST) de un error de apuntamiento implementado en una estación terrestre, siendo transmitida cada señal de prueba recibida por una estación terrestre diferente transmitida por la antena según una dirección de transmisión diferente (0a, 0b) del punto de vista del satélite.
9. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según la reivindicación 8 que comprende además al menos dos estaciones terrestres de prueba (ST1, ST2), estando cada estación terrestre de prueba configurada para:
- recibir (401) una señal de prueba transmitida por el satélite en una dirección diferente del punto de vista del satélite,
- separar (402) la señal de prueba recibida en tierra en varias señales correspondientes a los canales de transmisión del satélite,
- transmitir, al dispositivo de estimación de un error de apuntamiento, las señales de prueba recibidas para al menos dos canales de transmisión distintos.
10. Sistema de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que el sistema está configurado para aplicar un procedimiento de acceso múltiple a las señales de prueba transmitidas por el satélite.
11. Procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite, comprendiendo el satélite una carga útil que comprende un transmisor o receptor multicanal que comprende una antena multicanal, una cadena de procesamiento analógico por canal y un conjunto de circuitos digitales integrados, estando el procedimientocaracterizado porquecomprende las etapas de:
- adquirir (202, 403), para al menos dos canales del transmisor o receptor, al menos dos señales de prueba, habiendo sido transmitida o recibida cada señal de prueba por la antena según una dirección diferente (0a, 0<b>) del punto de vista del satélite,
- para al menos un par de señales de prueba adquiridas, determinar (203), para cada señal de prueba, una ganancia relativa compleja entre la señal de prueba recibida o transmitida respectivamente en dos canales distintos,
- determinar (204) una medición comparativa entre las dos señales de prueba a partir de la relación entre las dos ganancias complejas relativas y/o la diferencia entre las fases de las dos ganancias complejas relativas,
- determinar (205) un error de apuntamiento (d0) de la antena a partir de la medición comparativa, las direcciones esperadas de transmisión o recepción de las señales de prueba y un modelo de la ganancia de la antena para cada canal y en una pluralidad de direcciones.
12. Procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena de un satélite según la reivindicación 11, que además comprende una etapa de corrección (206, 404) del apuntamiento de la antena (ANT) a partir del error de apuntamiento (d0).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1903183A FR3094589B1 (fr) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Système et procédé d'estimation d'une erreur de pointage d'une antenne satellite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2958953T3 true ES2958953T3 (es) | 2024-02-16 |
Family
ID=67660246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES20162704T Active ES2958953T3 (es) | 2019-03-28 | 2020-03-12 | Sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11277200B2 (es) |
| EP (1) | EP3715265B1 (es) |
| JP (1) | JP2020167675A (es) |
| CA (1) | CA3076783A1 (es) |
| ES (1) | ES2958953T3 (es) |
| FR (1) | FR3094589B1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112564763B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-11-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 通用数字化卫星载荷硬件平台 |
| CN113078939B (zh) * | 2021-03-24 | 2021-09-17 | 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 | 一种通信卫星多波束指向标校测量误差估计方法 |
| CN113644989B (zh) * | 2021-08-12 | 2023-11-14 | 飞天联合（北京）系统技术有限公司 | 一种双极化卫星天线的标定方法 |
| CN114771877B (zh) * | 2022-05-26 | 2022-11-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种考虑导航误差的最优拦截制导方法 |
| CN116873224B (zh) * | 2023-08-07 | 2023-12-29 | 北京航天驭星科技有限公司 | 时间最优仅升轨的轨控方法、系统、电子设备和介质 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8402781A (nl) * | 1984-09-12 | 1986-04-01 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Apparaat voor het handhaven van de orientatie van een antennesysteem ten opzichte van een baken. |
| US5677696A (en) * | 1995-07-07 | 1997-10-14 | General Electric Company | Method and apparatus for remotely calibrating a phased array system used for satellite communication using a unitary transform encoder |
| US5790071A (en) * | 1997-07-03 | 1998-08-04 | Lockheed Martin Corp. | Method for determining orientation and attitude of a satellite- or aircraft-borne phased-array antenna |
| US6150977A (en) * | 1998-10-30 | 2000-11-21 | Trw Inc. | Method for enhancing the performance of a satellite communications system using multibeam antennas |
| US8427369B1 (en) * | 2010-03-19 | 2013-04-23 | RKF Engineering Solutions, LLC | Amplitude calibration estimation |
| US8723724B2 (en) * | 2012-07-18 | 2014-05-13 | Viasat, Inc. | Ground assisted satellite antenna pointing system |
| EP3036837B1 (en) * | 2013-08-21 | 2018-10-17 | Myriota Pty Ltd | A multiuser communications system |
| US9853356B2 (en) * | 2013-09-26 | 2017-12-26 | Orbital Sciences Corporation | Ground-based satellite antenna pointing system |
| US10509097B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-12-17 | Hughes Network Systems, Llc | Correcting satellite pointing direction |
| US10211508B2 (en) * | 2017-07-06 | 2019-02-19 | Viasat, Inc. | Dynamic antenna platform offset calibration |
-
2019
- 2019-03-28 FR FR1903183A patent/FR3094589B1/fr active Active
-
2020
- 2020-03-12 EP EP20162704.9A patent/EP3715265B1/fr active Active
- 2020-03-12 ES ES20162704T patent/ES2958953T3/es active Active
- 2020-03-18 JP JP2020047266A patent/JP2020167675A/ja active Pending
- 2020-03-21 US US16/826,207 patent/US11277200B2/en active Active
- 2020-03-25 CA CA3076783A patent/CA3076783A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3715265B1 (fr) | 2023-07-26 |
| US11277200B2 (en) | 2022-03-15 |
| EP3715265C0 (fr) | 2023-07-26 |
| FR3094589B1 (fr) | 2021-02-19 |
| EP3715265A1 (fr) | 2020-09-30 |
| JP2020167675A (ja) | 2020-10-08 |
| US20200313757A1 (en) | 2020-10-01 |
| CA3076783A1 (en) | 2020-09-28 |
| FR3094589A1 (fr) | 2020-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2958953T3 (es) | Sistema y procedimiento de estimación de un error de apuntamiento de una antena satelital | |
| ES2705057T3 (es) | Procedimiento de calibración de un receptor de radionavegación por satélite | |
| US8089402B2 (en) | System and method for correcting global navigation satellite system carrier phase measurements in receivers having controlled reception pattern antennas | |
| ES2582171T3 (es) | Error de efeméride de satélite | |
| US8232918B2 (en) | Digital beam-forming apparatus and technique for a multi-beam global positioning system (GPS) receiver | |
| US8049662B2 (en) | Systems and methods for antenna calibration | |
| US7304605B2 (en) | Method of calibrating an adaptive antenna array of a satellite navigation system | |
| US20070200760A1 (en) | Method And Arrangement For Determining The Spatial Frequency Of A Signal | |
| ES2958847T3 (es) | Sistema de calibración desde tierra de la carga útil de un satélite | |
| ES2910457T3 (es) | Procedimiento de calibración de una antena activa | |
| US9709658B2 (en) | Method and system for monitoring a phase for transferring a satellite from an initial orbit to a mission orbit | |
| ES2886478T3 (es) | Método y sistema de estimación de la dirección de un satélite en la fase de transferencia de una órbita inicial hacia una órbita de misión | |
| US7808425B2 (en) | Space-borne altimetry apparatus, antenna subsystem for such an apparatus and methods for calibrating the same | |
| ES2860125T3 (es) | Dispositivo de antenas múltiples para el rechazo de trayectos múltiples en un sistema de navegación por satélite y procedimiento asociado | |
| CN110927751B (zh) | 一种基于载波相位测量的阵列天线自适应校正实现方法 | |
| JP3593960B2 (ja) | マルチビーム空中線装置 | |
| Trinkle et al. | Interference localisation within the GNSS environmental monitoring system (GEMS)-initial field test results | |
| KR101971685B1 (ko) | 빔포밍 gps 항재밍 시스템의 자체 교정 장치 및 방법 | |
| ES2966178T3 (es) | Sistema de posicionamiento para un vehículo terrestre y método de cálculo de posiciones GNSS de alta precisión de un vehículo terrestre | |
| ES2641170T3 (es) | Procedimiento y sistema de estimación de dirección de llegada de una señal objetivo con relación a un satélite | |
| ES2870510T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de estimación de un ángulo de llegada de una señal radioeléctrica incidente | |
| van der Merwe et al. | Multi-antenna snapshot receiver | |
| Camps et al. | PAU in SeoSAT: A proposed hybrid L-band microwave radiometer/GPS reflectometer to improve Sea Surface Salinity estimates from space | |
| Hoffman et al. | Advances in digital calibration techniques enabling real-time beamforming SweepSAR architectures | |
| GB2418537A (en) | Carrier to noise ratio used in the adjustment of the gain and phase of antenna array elements |