用于确定电子可操纵天线的取向的系统和方法与流程

背景技术：

1、卫星通信系统可包括对地同步地球轨道(geo)中的卫星以便于地球上的用户终端与geo卫星之间的通信。geo卫星具有等于地球的自转周期的轨道周期。因此，geo卫星可以为对地静止或准对地静止，使得geo卫星在相对于用户终端的天空中通常表现为静止或通过非常有限的范围的运动来循环。就对地静止geo卫星而言，轨道在地球赤道的正上方。因此，卫星天线瞄准用户终端可能相对较简单，因为卫星天线的瞄准可以为静态而不需要重新瞄准或改变天线的方向。此外，由于卫星天线的瞄准为静态，因此对其他卫星的干扰可能被忽略。

2、然而，由于对地静止轨道中的geo卫星位于赤道上方，因此对地静止轨道中可用的“时隙”或空间可用性的数量有限。此外，geo卫星以相对较高的高度绕地球运行，这形成了在地球与geo卫星之间传输的信号中的高延迟。此类高延迟是不利的，尤其是在某些时间敏感数据上下文中。由于对地静止轨道时隙的不可用性、对提供带有减少的延迟的卫星通信系统的期望以及对geo卫星的其他约束条件，卫星通信系统可附加地或替代性地使用低地球轨道(leo)或中地球轨道(meo)卫星以便于与用户终端进行通信。leo和meo卫星和/或轨道在本文中可被统称为非对地同步(非geo)。

3、因为非geo卫星具有不等于地球的自转周期的轨道周期，所以非geo卫星在相对于用户终端的天空中不表现为静止。用于与非geo卫星进行通信的用户终端通常采用某种形式的跟踪，该种形式的跟踪允许用户终端处的卫星天线在非geo卫星运行通过相对于用户终端的天空时通过卫星天线和/或卫星天线的波束的移动来瞄准非geo卫星。虽然跟踪能力增加了用户站的复杂性，但是使用非geo卫星以与用户终端进行通信的能力提供了抵消用户终端的附加复杂性的益处。然而，存在与非geo卫星的使用有关的优选地被抑制的缺点。特别地，当使用用户终端处的卫星天线来跟踪非geo卫星时，避免对相对于用户终端的天空中存在的其他卫星的干扰可能是有利的(例如，以保持操作状态或以避免违反许可制度)。

技术实现思路

1、本公开涉及确定电子可操纵卫星天线相对于地球的取向，以例如更精确地确定相对于非目标卫星的干扰角度来协助更有效地避免对非目标卫星的干扰。本公开允许电子可操纵天线的取向被解析至高水平的准确度和精度。因此，用户终端的操作可通过减少的干扰抑制操作来经历具有改善的性能。具体地，利用精确的取向确定，可对卫星天线的辐射方向图精确地建模，使得对于用户终端处的卫星天线而言，针对相对于非目标卫星的规避角的误差容限可被减小。

2、本公开通常使用从多个发射器(例如，一个或多个卫星)接收到的信号基于三角测量来确定电子可操纵卫星天线的设定物理取向。通过确定从该多个发射器接收到的信号的入射方向，天线系统可解析天线的设定物理取向。因为对信号的接收可由天线系统自主地执行，所以可在没有用户或技术人员的干预的情况下解析设定物理取向(例如，不需要用户以物理方式测量天线的取向)。

3、鉴于前述内容，本公开便于确定用于在卫星通信系统中使用的电子可操纵卫星天线的设定物理取向。本公开包括：确定电子可操纵卫星天线相对于地球的位置。从相对于地球的已知轨道位置中的至少两个不同的相应卫星接收多个信号。为了清楚起见，接收到多个信号，其中不同的相应信号可从相对于天线的至少两个不同的轨道位置被接收到。对信号的接收可包括：以电子方式操纵电子可操纵卫星天线(例如，操纵电子可操纵卫星天线的波束)，以确定该多个信号中的每个信号相对于电子可操纵卫星天线的入射方向。继而，基于电子可操纵卫星天线的位置和来自卫星的信号中的每个信号的入射方向来计算电子可操纵卫星天线相对于地球的设定物理取向。设定物理取向包括电子可操纵卫星天线的视轴方向相对于地球的方位角、仰角和旋转。

4、提供此
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍下文的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

5、本文中也描述和叙述了其他具体实施。

技术特征：

1.一种用于确定用于在卫星通信系统中使用的电子可操纵卫星天线的设定物理取向的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述波束方向图发射轮廓是不对称的。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其进一步包括：

5.根据任何权利要求4所述的方法，其中所述干扰事件基于除所述波束方向图发射轮廓的主波束发射之外的旁瓣发射。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其进一步包括：

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中所述干扰事件是关于非目标卫星对地同步轨道。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中所述干扰事件是关于低地球轨道中的非目标卫星。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述电子可操纵卫星天线包括相控阵卫星天线。

10.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述多个信号中的每个信号相对于所述电子可操纵卫星天线的所述视轴方向的所述入射方向包括：以电子方式操纵所述电子可操纵卫星天线的所述波束，以在方位角范围和仰角范围内进行扫描。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个信号中的每个信号的所述入射方向基于对所述信号相对于所述方位角范围和所述仰角范围的信号强度指示来确定。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述两个不同的相应卫星中的至少一个不同的相应卫星包括对地同步卫星。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述两个不同的相应卫星中的至少一个不同的相应卫星包括低地球轨道卫星，并且相对于地球的所述已知轨道位置基于所述低地球轨道卫星在时间参考时的星历数据，所述时间参考对应于对来自所述低地球轨道卫星的信号的接收。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述计算所述设定物理取向包括：将所述方位角、所述仰角和所述旋转解析至不大于约1度误差的范围内。

15.一种用于确定用于在卫星通信系统中使用的电子可操纵卫星天线的取向的系统，所述系统包括：

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述电子可操纵卫星天线包括波束方向图发射轮廓，并且其中所述取向计算模块将所述波束方向图发射轮廓与所述电子可操纵卫星天线的所述设定物理取向相关联。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述波束方向图发射轮廓是不对称的。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的系统，

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述干扰事件基于除所述波束方向图发射轮廓的主波束发射之外的旁瓣发射。

20.根据权利要求18或19中任一项所述的系统，其中所述电子可操纵卫星天线响应于所述干扰事件来修改传输。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的系统，其中所述干扰事件是关于对地同步轨道中的非目标卫星。

22.根据权利要求18至20中任一项所述的系统，其中所述干扰事件是关于低地球轨道中的非目标卫星。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述电子可操纵卫星天线包括相控阵天线。

24.根据权利要求15所述的系统，其中所述取向计算模块通过以下操作来确定所述多个信号中的每个信号相对于所述电子可操纵卫星天线的所述视轴方向的所述入射方向：以电子方式操纵所述电子可操纵卫星天线的所述波束，以在方位角范围和仰角范围内进行扫描来识别所述入射方向。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述多个信号中的每个信号的所述入射方向基于对所述多个信号相对于所述方位角范围和所述仰角范围的信号强度指示来确定。

26.根据权利要求15至25中任一项所述的系统，其中所述两个不同的相应卫星中的至少一个不同的相应卫星包括对地同步卫星。

27.根据权利要求15至25中任一项所述的系统，其中所述两个不同的相应卫星中的至少一个不同的相应卫星包括低地球轨道卫星，并且相对于地球的所述已知轨道位置基于所述低地球轨道卫星在时间参考时的星历数据，所述时间参考对应于对来自所述低地球轨道卫星的信号的接收。

28.根据权利要求15至27中任一项所述的系统，其中所述取向计算模块将所述方位角、所述仰角和所述旋转解析至不大于约1度误差的范围内。

技术总结
本公开描述了使用在电子可操纵卫星天线处接收到的信号来确定所述卫星天线的设定物理取向。所述卫星天线的所述设定物理取向对于所述天线可以为静态。继而，所述天线可通过角度范围来扫描波束，以测量来自发射器(例如，卫星)的信号的信号强度来确定所述信号的入射方向。来自所述卫星的对应已知轨道位置的所述信号的所述入射方向允许所述卫星天线以高精度确定所述设定物理取向。具体地，所述高精度允许与非目标卫星的规避角被最小化，以允许带有更少干扰抑制操作的更有效天线操作。

技术研发人员：肯尼士·V·布尔
受保护的技术使用者：维尔塞特公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25