[發明專利]一種基于方向圖匹配的星載天線波束中心定標方法

有效

• 申請號: 201910341064.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110058204B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 解虎;李詩潤;譚小敏;黨紅杏;張選民;高飛;閆偉
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

1.一種基于方向圖匹配的星載天線波束中心定標方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)根據保證波束中心俯仰和方位同時估計的原則對N個地面定標器布陣；

(2)首先N個地面定標器接收衛星發射的信號，衛星發射信號波形參數已知，通過匹配濾波方法對接收功率進行估計，得到N個地面定標器的接收功率；其中，第i個地面定標器的功率為p_i,k，同時根據地面定標器GPS信息，記錄信號到達時間為t_i,k，其中，下標k表示接收到的脈沖編號，地面定標器在地心坐標系下的位置g_i＝[x_i,y_i,z_i]，地面定標器在地心坐標系下的波束指向[e_x,i,e_y,i,e_z,i]；

(3)獲取衛星第j個脈沖發射信息t_sat,j，衛星軌道位置參數信息s_j＝[x_sat,j,y_sat,j,z_sat,j]，衛星波束指向信息[e_sx,j,e_sy,j,e_sz,j]，通過星地幾何判斷，此時主瓣是否覆蓋定標器所在區域，若判斷結果為真，是則進行步驟(4)，否則進入步驟(1)；

(4)將N個地面定標器的接收功率進行對齊，形成對某一特定脈沖的功率的空間采樣，同時對不同地面定標器因距離不同引入的空間衰減進行補償得到補償后的測量功率值

(5)通過衛星位置定標位置[x_i,y_i,z_i]和定標器波束指向[e_x,i,e_y,i,e_z,i]判斷N個地面定標器波束指向是否一致,若一致則進行步驟(6)，否則進入步驟(1)；

(6)根據星地幾何，將固面反射面天線方向圖與各地面定標器的脈沖功率測量數據進行匹配，估計波束指向，同時得到代價函數值，根據代價函數值判斷匹配結果是否位于預設的合理區間內，若代價函數值滿足要求，則輸出代價函數值，否則進入步驟(1)。

2.根據權利要求1所述的基于方向圖匹配的星載天線波束中心定標方法，其特征在于：在步驟(1)中，保證波束中心俯仰和方位同時估計的原則為：地面定標器的數目不少于4個；采用十字型布陣方法，使得地面定標器具有兩維分布；地面定標器在兩維的分布均勻，且在任意一維的最大距離小于波束主瓣在地面投影距離的一半。

3.根據權利要求1所述的基于方向圖匹配的星載天線波束中心定標方法，其特征在于：在步驟(3)中，星地幾何判斷的準則為：若通過衛星位置、定標器位置計算所得的矢量與衛星姿控所提供的天線指向矢量夾角α_sat2sca小于設定值，則判定為主瓣覆蓋；其中，

夾角計算如下：

其中[·]^T表示轉置，|·|表示向量的模，cos^-1(·)表示反余弦函數，x_sat,j為衛星發射第j個脈沖時在地心坐標系(ECF)下的x軸坐標，y_sat,j為對應的y軸坐標，z_sat,j為對應的z軸坐標，x_i為第i個地面定標器在ECF的x軸坐標，y_i為對應的y軸坐標，z_i為對應的z軸坐標，e_sx,j為衛星發射第j個脈沖時在地心坐標系ECF下的波束指向x軸分量，e_sy,j為對應的y軸分量，e_sz,j為對應的z軸分量。