[發(fā)明專(zhuān)利]一種GEO衛(wèi)星天線指向精度確定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810829111.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109115171A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏永泉;孟慶達(dá);劉波;吳漢琨;楊柳瑩;王禹慧;魏曉楠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01C1/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C1/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發(fā)明一種GEO衛(wèi)星天線指向精度確定方法，步驟如下：(1)將天線指向精度在衛(wèi)星的三個(gè)方向上分解；(2)計(jì)算得到滾動(dòng)方向和俯仰方向上的偏航方向精度影響系數(shù)；(3)測(cè)量得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向下的常值、年周期、日周期、短周期特征誤差；(4)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向下的常值、年周期、日周期、短周期特征總誤差；(5)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向精度總誤差；(6)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的偏航系數(shù)影響下的俯仰、滾動(dòng)方向綜合誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種GEO衛(wèi)星天線指向精度確定方法，可以在所有GEO 通信衛(wèi)星天線指向精度設(shè)計(jì)過(guò)程中推廣應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著點(diǎn)波束技術(shù)及頻率、極化復(fù)用技術(shù)的成熟應(yīng)用，高軌通信衛(wèi)星向著高通量方向快速發(fā)展，在獲得衛(wèi)星傳輸容量性能大幅提高的同時(shí)，單個(gè)波束覆蓋區(qū)的減小、不同波束覆蓋區(qū)的重疊，也對(duì)天線的指向精度指標(biāo)提出了更高的要求。

現(xiàn)有天線的精度設(shè)計(jì)一般從天線加工精度控制和地面試驗(yàn)驗(yàn)證兩方面入手。通過(guò)提高天線各部分零部件的精度達(dá)到提高整體精度的效果。地面試驗(yàn)通過(guò)將天線裝配至衛(wèi)星星體上，直接測(cè)量天線的收攏和展開(kāi)精度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。而在軌實(shí)際使用中，天線指向精度除了天線自身精度影響外，還受衛(wèi)星平臺(tái)的結(jié)構(gòu)精度及衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)能力影響，比如溫度環(huán)境變化下導(dǎo)致的星體及天線熱變形、衛(wèi)星控制系統(tǒng)控制誤差、衛(wèi)星姿態(tài)敏感器測(cè)量誤差、測(cè)軌誤差等，簡(jiǎn)單的天線加工精度、地面試驗(yàn)驗(yàn)證精度，無(wú)法反映天線在軌的真實(shí)指向精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從天線指向精度、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)精度、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)精度、衛(wèi)星姿態(tài)敏感器測(cè)量精度入手，提供了一種GEO衛(wèi)星天線指向精度確定方法。通過(guò)對(duì)精度源的相互關(guān)系、精度變化規(guī)律分析、確認(rèn)綜合精度計(jì)算的計(jì)算方法，最終計(jì)算出衛(wèi)星真正關(guān)心的以覆蓋區(qū)指向精度為指標(biāo)的天線指向精度，最終滿(mǎn)足衛(wèi)星對(duì)天線指向精度的需求。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種GEO衛(wèi)星天線指向精度確定方法，步驟如下：

(1)將天線指向精度在衛(wèi)星的三個(gè)方向上分解；

(2)計(jì)算得到滾動(dòng)方向和俯仰方向上的偏航方向精度影響系數(shù)；

(3)測(cè)量得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向下的常值、年周期、日周期、短周期特征誤差；

(4)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向下的常值、年周期、日周期、短周期特征總誤差；

(5)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的滾動(dòng)、俯仰、偏航三個(gè)方向精度總誤差；

(6)計(jì)算得到衛(wèi)星不同部位的偏航系數(shù)影響下的俯仰、滾動(dòng)方向綜合誤差。

所述步驟(1)中衛(wèi)星飛行方向?yàn)?X軸，衛(wèi)星朝向地球方向?yàn)?Z軸， +Y軸垂直于衛(wèi)星運(yùn)行軌道面并指向地球南方向；對(duì)應(yīng)繞X、Y、Z三軸方向的衛(wèi)星姿態(tài)方向?yàn)闈L動(dòng)方向，俯仰方向，偏航方向；天線指向精度就此三個(gè)方向進(jìn)行分解。

所述步驟(1)中分解時(shí)，保證天線指向精度是以覆蓋區(qū)指向精度為指標(biāo)的指向精度。

所述衛(wèi)星不同部位包括：天線固有特性、天線裝配、地球敏感器、結(jié)構(gòu)變形、推進(jìn)艙熱變形、載荷艙熱變形、星敏感器和控制系統(tǒng)。

所述步驟(3)中，天線固有特性誤差、天線裝配誤差、地球敏感器常值誤差由地面測(cè)量得到，保證測(cè)量值為10次以上測(cè)量的最大值；

結(jié)構(gòu)變形誤差、推進(jìn)艙熱變形誤差、載荷艙熱變形誤差、星敏感器誤差由有限元模型計(jì)算得到。

所述步驟(3)有限元模型計(jì)算中，保證長(zhǎng)周期誤差的有限元計(jì)算熱環(huán)境包括春、秋分點(diǎn)和夏、冬至點(diǎn)，保證日周期誤差的有限元計(jì)算熱環(huán)境包括春、秋分點(diǎn)和夏、冬至點(diǎn)，熱響應(yīng)時(shí)間大于24小時(shí)。