一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法及系统与流程

本发明涉及波束指向校正，特别是一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法及系统。

背景技术：

1、随着低轨卫星互联网的发展，低轨卫通终端逐渐出现并普及。固定式低轨卫通终端具有开环跟踪的特点，需要根据低轨卫星的轨道数据和固定式低轨卫通终端的位置、航姿信息实时调转波束对准低轨卫星。航姿传感器作为固定式低轨卫通终端的部件，其安装误差超差会导致固定式低轨卫通终端的波束指向精度不足，影响通信信道的稳定性。目前尚不存在低轨卫星通信系统中固定式低轨卫通终端波束指向校正方法。

2、现有高轨卫通系统中的同步轨道卫星相对于地球基本静止，高轨卫通终端主要采用定仰角搜索和信号跟踪方式实现对星跟踪，不适用于跟踪相对地球快速移动的低轨卫星，高轨卫通终端的波束指向校正方法也不能实现固定式低轨卫通终端的波束指向校正。

3、与高轨卫星相比，低轨卫星具有对地快速移动的特点，需要卫通终端具备星历跟踪和精确指向能力，实时调转波束对准低轨卫星。现存及在研的固定式低轨卫通终端，其类型和数量较少，也尚未形成统一、规范的波束指向校正方法。而目前较成熟的高轨卫通终端多采用定仰角扫描和信号跟踪方案，其采用的波束指向校正方法不能适应固定式低轨卫通终端波束指向校正的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足，本发明实施例提供一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法。

2、第一方面，本发明实施例还提供一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，包括：

3、确定固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量、无偏指向矢量；

4、依据所述含偏指向矢量、无偏指向矢量，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数；

5、依据所述波束指向校正参数，确定所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向。

6、在一些实施例中，所述确定固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量、无偏指向矢量，包括：

7、将所述固定式低轨卫通终端置于选定的n个典型静止姿态，并依次测定每个典型静止状态下的固定式低轨卫通终端的地理位置和航姿；

8、获取特定的同步卫星或已测定地理位置的高塔信号源的地理位置；

9、计算并记录载体坐标系下固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量；

10、调整所述固定式低轨卫通终端的波束指向，并记录所述高塔信号源的信号幅度最高时所述载体坐标系下固定式低轨卫通终端的无偏指向矢量。

11、在一些实施例中，所述依据所述含偏指向矢量、无偏指向矢量，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数，包括：

12、设定所述波束指向校正参数初值；

13、依据所述波束指向校正参数初值，确定波束指向校正变换四元数；

14、将所述波束指向校正变换四元数分别作用于n个典型静止状态下的含偏指向矢量，得到n组校正后含偏指向矢量；

15、分别计算所述n组校正后含偏指向矢量与其对应的无偏指向矢量之间的角偏差；

16、设定优化目标函数，对所述波束指向校正参数迭代寻优，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数。

17、在一些实施例中，所述依据所述波束指向校正参数，确定所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向，包括：

18、依据所述波束指向校正参数，确定波束指向校正变换矩阵并将所述波束指向变换矩阵作用于校正前指向矢量，获取所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向矢量。

19、第二方面，本发明实施例还提供一种固定式低轨卫通终端波束指向校正系统，包括：

20、指向矢量测试模块，用于确定固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量、无偏指向矢量；

21、波束指向校正参数获取模块，用于依据所述含偏指向矢量、无偏指向矢量，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数；

22、波束指向校正模块，用于依据所述波束指向校正参数，确定固定式低轨卫通终端的校正后波束指向。

23、在一些实施例中，指向矢量测试模块，具体用于：

24、将所述固定式低轨卫通终端置于选定的n个典型静止姿态，并依次测定每个典型静止状态下的固定式低轨卫通终端的地理位置和航姿；

25、获取特定的同步卫星或已测定地理位置的高塔信号源的地理位置；

26、计算并记录载体坐标系下固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量；

27、调整所述固定式低轨卫通终端的波束指向，并记录所述高塔信号源的信号幅度最高时所所述载体坐标系下固定式低轨卫通终端的无偏指向矢量。

28、在一些实施例中，所述波束指向校正参数获取模块，具体用于：

29、设定所述波束指向校正参数初值；

30、依据所述波束指向校正参数初值，确定波束指向校正变换四元数；

31、将所述波束指向校正变换四元数分别作用于n个典型静止状态下的含偏指向矢量，得到n组校正后含偏指向矢量；

32、分别计算所述n组校正后含偏指向矢量与其对应的无偏指向矢量之间的角偏差；

33、设定优化目标函数，对所述波束指向校正参数迭代寻优，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数。

34、在一些实施例中，所述波束指向校正模块，具体用于：

35、依据所述波束指向校正参数，确定波束指向校正变换矩阵，并将所述波束指向变换矩阵作用于校正前指向矢量，获取所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向矢量。

36、第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和与所述处理器电连接的存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用所述计算机程序以执行第一方面所述固定式低轨卫通终端波束指向校正方法中的步骤。

37、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器调用，以执行第一方面所述固定式低轨卫通终端波束指向校正方法中的步骤。

38、为了解决由于航姿传感器的安装误差超差导致的固定式低轨卫通终端波束指向精度不足的技术问题，本发明提供一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法。适应低轨卫星具有对地快速移动的特点，在固定式低轨卫通终端的设计中将波束指向精度不足问题归因于航姿传感器的安装误差超差，以实现校正波束指向、高精度跟踪低轨卫星的功能。对应的波束指向校正方法采用含偏指向矢量、无偏指向矢量的测试环节，获取相应的指向矢量，再迭代优化得到波束指向校正参数，最终实现对固定式低轨卫通终端的波束指向校正。

技术特征：

1.一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，其特征在于，所述确定固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量、无偏指向矢量，包括：

3.根据权利要求1所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，其特征在于，所述依据所述含偏指向矢量、无偏指向矢量，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数，包括：

4.根据权利要求1所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，其特征在于，所述依据所述波束指向校正参数，确定所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向，包括：

5.一种固定式低轨卫通终端波束指向校正系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正系统，其特征在于，指向矢量测试模块，具体用于：

7.根据权利要求5所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正系统，其特征在于，所述波束指向校正参数获取模块，具体用于：

8.根据权利要求5所述的固定式低轨卫通终端波束指向校正系统，其特征在于，所述波束指向校正模块，具体用于：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和与所述处理器电连接的存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用所述计算机程序以执行权利要求1-4中任一项所述固定式低轨卫通终端波束指向校正方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器调用，以执行权利要求1-4中任一项所述固定式低轨卫通终端波束指向校正方法中的步骤。

技术总结
本发明公开了一种固定式低轨卫通终端波束指向校正方法，包括：确定固定式低轨卫通终端的含偏指向矢量、无偏指向矢量；依据所述含偏指向矢量、无偏指向矢量，确定所述固定式低轨卫通终端的波束指向校正参数；依据所述波束指向校正参数，确定所述固定式低轨卫通终端的校正后波束指向。本发明适应低轨卫星具有对地快速移动的特点，在固定式低轨卫通终端的设计中将波束指向精度不足问题归因于航姿传感器的安装误差超差，以实现校正波束指向、高精度跟踪低轨卫星的功能。

技术研发人员：赵诚,唐晨亮,黄印,贾振,阴贵源,刘越,何江涛,赵云
受保护的技术使用者：北京遥感设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4