一種sigso通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，包括選定擬開(kāi)展通信應(yīng)用的SIGSO通信衛(wèi)星，從互聯(lián)網(wǎng)下載該SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)；計(jì)算該SIGSO通信衛(wèi)星在工作時(shí)間段內(nèi)的星下點(diǎn)經(jīng)緯度；結(jié)合衛(wèi)星通信地面站經(jīng)緯度和該SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，計(jì)算衛(wèi)星通信地面站到該SIGSO通信衛(wèi)星的方位角和俯仰角；利用程序調(diào)整衛(wèi)星通信地面站的天線(xiàn)方位角和俯仰角，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信地面站天線(xiàn)在工作時(shí)間段內(nèi)對(duì)該SIGSO通信衛(wèi)星的跟蹤。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 —種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法。

【背景技術(shù)】
[0002]GEO(Geostat1nary Earth Orbit,地球靜止軌道)通信衛(wèi)星在軌工作期間，由于受到多種攝動(dòng)力的作用，軌道參數(shù)隨時(shí)間發(fā)生變化，衛(wèi)星操作者會(huì)定期調(diào)整GEO通信衛(wèi)星的軌道參數(shù)，使衛(wèi)星處于固定的控制盒內(nèi)，以保障衛(wèi)星通信地面站天線(xiàn)的指向控制要求。對(duì)GEO衛(wèi)星實(shí)施傾軌操作，即只保持衛(wèi)星的東西方向軌道位置，南北方向任其漂移，在日月引力的攝動(dòng)作用下，GEO衛(wèi)星漂移成為小傾角的傾斜地球同步軌道(Slightly InclinedGeoSynchronous Orbit,縮寫(xiě)為SIGS0)衛(wèi)星，SIGSO軌道傾角最大為15度。在該模式下，星載燃料僅用于衛(wèi)星東西方向的位置保持，有效減少了星載燃料消耗，可以大幅度延長(zhǎng)GEO衛(wèi)星的在軌工作壽命。2002年，中國(guó)科學(xué)院艾國(guó)祥院士領(lǐng)銜發(fā)明了基于通信衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN200410046064.1，發(fā)明名稱(chēng):轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星通信導(dǎo)航定位系統(tǒng)，發(fā)明人:艾國(guó)祥、施滸立、吳海濤、顏毅華、邊玉敬、胡永輝、李志剛、郭際、蔡賢德，2009年7月29日獲得授權(quán))。該項(xiàng)發(fā)明把通信衛(wèi)星上的通信頻點(diǎn)作為導(dǎo)航使用，開(kāi)創(chuàng)了全頻通信發(fā)展成為全頻導(dǎo)航通信的一個(gè)新開(kāi)端。2004年，基于通信衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)利用壽命末期GEO通信衛(wèi)星漂移得到的SIGSO通信衛(wèi)星組建導(dǎo)航通信星座，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航通信一體化(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN200610055909.2，發(fā)明名稱(chēng):用退役衛(wèi)星改作小傾角同步導(dǎo)航衛(wèi)星的方法，發(fā)明人:施滸立、艾國(guó)祥、陳吉斌、韓延本、耿建平、馬利華，2009年6月3日獲得授權(quán))。
[0003]為了保障良好的通信效果，要求地面站天線(xiàn)能夠隨著通信衛(wèi)星位置的變化進(jìn)行角度調(diào)整，這就要求衛(wèi)星天線(xiàn)具有良好的跟蹤系統(tǒng)。跟蹤系統(tǒng)的作用是使天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，以最大程度的提高信號(hào)強(qiáng)度。常規(guī)跟蹤方式包括手動(dòng)跟蹤、自動(dòng)跟蹤、程序跟蹤等。手動(dòng)跟蹤是指根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或預(yù)知的目標(biāo)位置用人工調(diào)整天線(xiàn)指向，或者根據(jù)接收機(jī)所接收信號(hào)的大小用人工操縱跟蹤系統(tǒng)，使接收信號(hào)最強(qiáng)。自動(dòng)跟蹤是指根據(jù)地面站接收機(jī)所接收的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)，檢測(cè)出俯仰和方位誤差信號(hào)，根據(jù)誤差信號(hào)大小驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，使天線(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。程序跟蹤是指將衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和天線(xiàn)平臺(tái)坐標(biāo)一并輸入計(jì)算機(jī)，得出衛(wèi)星軌道和天線(xiàn)實(shí)際角度的指向角度差，然后驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)，消除指向角度差對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有針對(duì)SIGSO通信衛(wèi)星的跟蹤技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的提供一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，該方法包括以下步驟:
[0008]步驟1、選定擬開(kāi)展通信應(yīng)用的SIGSO通信衛(wèi)星，從互聯(lián)網(wǎng)下載該SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)；
[0009]步驟2、計(jì)算該SIGSO通信衛(wèi)星在工作時(shí)間段內(nèi)的星下點(diǎn)經(jīng)緯度；
[0010]步驟3、結(jié)合衛(wèi)星通信地面站經(jīng)緯度和該SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，計(jì)算衛(wèi)星通信地面站到該SIGSO通信衛(wèi)星的方位角和俯仰角；
[0011]步驟4、利用程序調(diào)整衛(wèi)星通信地面站的天線(xiàn)方位角和俯仰角，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信地面站天線(xiàn)在工作時(shí)間段內(nèi)對(duì)該SIGSO通信衛(wèi)星的跟蹤。
[0012]進(jìn)一步，所述SIGSO通信衛(wèi)星為正常在軌的GEO通信衛(wèi)星或處于傾軌操作模式的GEO通信衛(wèi)星，所述SIGSO通信衛(wèi)星上搭載可用于衛(wèi)星通信的透明轉(zhuǎn)發(fā)器或處理轉(zhuǎn)發(fā)器。
[0013]進(jìn)一步，所述SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)需要從互聯(lián)網(wǎng)(http://WWW.celestrak.com/)下載。
[0014]進(jìn)一步，所述SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，在t時(shí)刻滿(mǎn)足:
[0015]As(t) = atan2 [cosi.sinu (t)，cosu (t) ] +Ω - ω e (t_t0)-Sg0
[0016]
(p.(t) = arcs in [sin i ■ sin u(t)]
[0017]其中，h為歷元的軌道時(shí)刻；sg(l為h時(shí)刻的格林尼治恒星時(shí)；u(t)為SIGSO通信衛(wèi)星到升交點(diǎn)的夾角，滿(mǎn)足u(t) = ω+f (t), ω為近地點(diǎn)幅角，f(t)為真近點(diǎn)角；i Ssigso通信衛(wèi)星的軌道傾角；ω為SIGSO通信衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)；ωε為地球自轉(zhuǎn)角速度。
[0018]進(jìn)一步，所述SIGSO通信衛(wèi)星的俯仰角和方位角，滿(mǎn)足:
[0019]
el{t) = alan 2[cos(滬—(ps (t)).cosi/l, (t) -X)-aJ r, -cos;{φ-φ^?)).cos'(I (r) -2)]
[0020]
az(t) ~π-atan 2[tan(A (t) - λ), sin(i/> - φ'' (7))]
[0021]其中，ae為地球赤道半徑；r為SIGSO通信衛(wèi)星到地心距離；U, Ψ)為衛(wèi)星通信地面站的經(jīng)緯度；U、⑴.代⑴)為SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度。
[0022]更進(jìn)一步，所述傾軌操作模式為只保持GEO通信衛(wèi)星的東西方向軌道位置，南北方向任其漂移，在日月引力的攝動(dòng)作用下，GEO通信衛(wèi)星漂移成為SIGSO通信衛(wèi)星，SIGSO通信衛(wèi)星的軌道傾角最大為15度。
[0023]更進(jìn)一步，所述透明轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何處理，是只單純完成通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)器。
[0024]更進(jìn)一步，所述處理轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除能轉(zhuǎn)發(fā)通信信號(hào)外，還具有對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行處理功能的轉(zhuǎn)發(fā)器。
[0025]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:不需要地面站跟蹤接收機(jī)提供跟蹤信號(hào)，從互聯(lián)網(wǎng)下載兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)，可以很容易得到衛(wèi)星的空間位置，并獲得地面站天線(xiàn)指向衛(wèi)星的方位角和俯仰角。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明方法的SIGSO通信衛(wèi)星的地面站跟蹤方法的實(shí)現(xiàn)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，本發(fā)明一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，該方法包括以下步驟:
[0028]步驟1、選定擬開(kāi)展通信應(yīng)用的SIGSO通信衛(wèi)星，從互聯(lián)網(wǎng)下載該SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE);所述SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)需要從互聯(lián)網(wǎng)(http://www.celestrak.com/)下載；所述SIGSO通信衛(wèi)星為正常在軌的GEO通信衛(wèi)星或處于傾軌操作模式的GEO通信衛(wèi)星，所述SIGSO通信衛(wèi)星上搭載可用于衛(wèi)星通信的透明轉(zhuǎn)發(fā)器或處理轉(zhuǎn)發(fā)器；所述傾軌操作模式為只保持GEO通信衛(wèi)星的東西方向軌道位置，南北方向任其漂移，在日月引力的攝動(dòng)作用下，GEO通信衛(wèi)星漂移成為SIGSO通信衛(wèi)星，SIGSO通信衛(wèi)星的軌道傾角最大為15度；所述透明轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何處理，是只單純完成通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)器；所述處理轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除能轉(zhuǎn)發(fā)通信信號(hào)外，還具有對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行處理功能的轉(zhuǎn)發(fā)器。
[0029]步驟2、計(jì)算該SIGSO通信衛(wèi)星在工作時(shí)間段內(nèi)的星下點(diǎn)經(jīng)緯度；所述SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，在t時(shí)刻滿(mǎn)足:
[0030]λ s (t) = atan2 [cosi.sinu (t)，cosu (t) ] + Ω - ω e (t-t。)-sg0
[0031]
(p.{t) = arcs in [sin 1.sin ^⑴]
[0032]其中，tQ為歷元的軌道時(shí)刻；sgQ為tQ時(shí)刻的格林尼治恒星時(shí)；u(t)為SIGSO通信衛(wèi)星到升交點(diǎn)的夾角，滿(mǎn)足u(t) = ω+f (t), ω為近地點(diǎn)幅角，f(t)為真近點(diǎn)角；i Ssigso通信衛(wèi)星的軌道傾角；ω為SIGSO通信衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)；ωε為地球自轉(zhuǎn)角速度。
[0033]步驟3、結(jié)合衛(wèi)星通信地面站經(jīng)緯度和該SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，計(jì)算衛(wèi)星通信地面站到該SIGSO通信衛(wèi)星的方位角和俯仰角；所述SIGSO通信衛(wèi)星的俯仰角和方位角，滿(mǎn)足:
[0034]

【權(quán)利要求】
1.一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟1、選定擬開(kāi)展通信應(yīng)用的SIGSO通信衛(wèi)星，從互聯(lián)網(wǎng)下載該SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)； 步驟2、計(jì)算該SIGSO通信衛(wèi)星在工作時(shí)間段內(nèi)的星下點(diǎn)經(jīng)緯度； 步驟3、結(jié)合衛(wèi)星通信地面站經(jīng)緯度和該SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，計(jì)算衛(wèi)星通信地面站到該SIGSO通信衛(wèi)星的方位角和俯仰角； 步驟4、利用程序調(diào)整衛(wèi)星通信地面站的天線(xiàn)方位角和俯仰角，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信地面站天線(xiàn)在工作時(shí)間段內(nèi)對(duì)該SIGSO通信衛(wèi)星的跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述SIGSO通信衛(wèi)星為正常在軌的GEO通信衛(wèi)星或處于傾軌操作模式的GEO通信衛(wèi)星，所述SIGSO通信衛(wèi)星上搭載可用于衛(wèi)星通信的透明轉(zhuǎn)發(fā)器或處理轉(zhuǎn)發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述SIGSO通信衛(wèi)星的兩行軌道數(shù)據(jù)(TLE)需要從互聯(lián)網(wǎng)(http://www.celestrak.com/)下載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，在t時(shí)刻滿(mǎn)足:
其中，h為歷元的軌道時(shí)刻；Sg(l為h時(shí)刻的格林尼治恒星時(shí)；u(t)為SIGSO通信衛(wèi)星到升交點(diǎn)的夾角，滿(mǎn)足u(t) = ω+f(t), ω為近地點(diǎn)幅角，f(t)為真近點(diǎn)角；i Ssigso通信衛(wèi)星的軌道傾角；Ω為SIGSO通信衛(wèi)星的升交點(diǎn)赤經(jīng)；ωε為地球自轉(zhuǎn)角速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述SIGSO通信衛(wèi)星的俯仰角和方位角，滿(mǎn)足:el{t) = atan 2[cos(^> — cosi^ (t) - λ)-ae I r, ^l-cos2(^-^(/))-cos2(/!.s (/1)-2)]αζ{?) -π-alan 2[lan(/t (/)-/.), sin(妒一死(/))] 其中，ae為地球赤道半徑；r為SIGSO通信衛(wèi)星到地心距離；的為衛(wèi)星通信地面站的經(jīng)緯度；UM ΨΜ))為SIGSO通信衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)緯度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述傾軌操作模式為只保持GEO通信衛(wèi)星的東西方向軌道位置，南北方向任其漂移，在日月引力的攝動(dòng)作用下，GEO通信衛(wèi)星漂移成為SIGSO通信衛(wèi)星，SIGSO通信衛(wèi)星的軌道傾角最大為15度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述透明轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何處理，是只單純完成通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種SIGSO通信衛(wèi)星的地面站天線(xiàn)跟蹤方法，其特征在于:所述處理轉(zhuǎn)發(fā)器為接收到地面站發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除能轉(zhuǎn)發(fā)通信信號(hào)外，還具有對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行處理功能的轉(zhuǎn)發(fā)器。
【文檔編號(hào)】H01Q3/00GK104201471SQ201410479389
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】馬利華, 龐峰, 胡超, 李圣明, 艾國(guó)祥 申請(qǐng)人:天津凱普衛(wèi)星導(dǎo)航通信技術(shù)有限公司