[發明專利]一種基于星載相控陣天線的信關站跟蹤方法和裝置

有效

• 申請號: 202010709780.2
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111917455B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 楊彪;何文婷;劉寶琪;章雷;劉麗;竇洪浩;趙巖;李常亮;王崇;李明明
• 申請（專利權）人: 航天科工空間工程發展有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明的一個實施例公開一種基于星載相控陣天線的信關站跟蹤方法和裝置，包括：衛星根據當前信關站的地理位置和軌道參數計算波束指向角度；相控陣天線產生一路饋電波束，通過電掃描持續跟蹤當前信關站，建立通信鏈路；在當前信關站和下一個信關站可見范圍交疊區，衛星根據下一個信關站的地理位置和軌道參數計算波束指向角度；相控陣天線同時產生第一路饋電波束和第二路饋電波束，第一路饋電波束保持與當前信關站通信，第二路饋電波束請求與下一個信關站建立通信；衛星判斷第二路饋電波束與下一個信關站建立通信鏈路后，相控陣天線關閉第一路饋電波束；相控陣天線通過電掃描控制第二路饋電波束持續跟蹤下一個信關站，直到進行下一次信關站切換。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域。更具體地，涉及一種基于星載相控陣天線的信關站跟蹤方法、裝置、計算機設備和計算機可讀存儲介質。

背景技術

在低軌寬帶衛星通信系統中，衛星通過饋電波束與地面信關站建立通信鏈路(稱為饋線鏈路)。由于低軌衛星快速移動，地面需要布置多個信關站來實現衛星與信關站通信鏈路的接力。當衛星從當前信關站可見范圍(通信覆蓋范圍)移動至下一個信關站可見范圍時，需要進行饋電波束切換，目前低軌衛星跟蹤信關站往往采用“硬切換”方式，“硬切換”即衛星先斷開與當前信關站的通信鏈路，再建立與下一個信關站的通信鏈路，通信鏈路出現短暫的中斷。

上述“硬切換”方式需要在衛星上配置兩幅機械掃描式天線和波束切換開關，往往存在以下不足：天線體積、重量較大；對衛星姿態控制精度、天線安裝精度要求高；對波束切換開關切換時間精度要求高；對伺服轉動機構壽命要求高；鏈路會短暫中斷，通信協議需在中斷時間及其前后包含時間間隔內停止發送數據，降低了通信效率。

為實現通信業務全球覆蓋，低軌寬帶通信星座系統的衛星數量從幾百顆到幾萬顆。為適應單星輕型化、一箭多星發射等低成本建設需求，未來的低軌通信衛星向著體積小、重量輕的方向發展。減少衛星上天線的數量、伺服機構的使用、降低對衛星姿態控制精度要求，均有利于降低衛星重量、體積、成本等關鍵指標。

隨著微電子技術和數字信號處理技術的發展，相控陣天線的重量、體積、成本將日益降低，由于其對衛星姿態控制精度要求較低，不需要伺服機構即可實現波束掃描等優勢，有望廣泛應用于低軌通信衛星。

發明內容

為解決上述問題中的至少一個，本發明第一方面提供一種基于星載相控陣天線的信關站跟蹤方法，該方法包括：

衛星根據當前信關站的地理位置，結合軌道參數實時計算波束指向角度；

星載相控陣天線產生一路饋電波束，并通過電掃描持續跟蹤所述當前信關站，建立通信鏈路；

在所述當前信關站和下一個信關站可見范圍交疊區，所述衛星根據所述下一個信關站的地理位置，結合軌道參數實時計算波束指向角度；

所述星載相控陣天線同時產生兩路饋電波束，分別為第一路饋電波束和第二路饋電波束，其中第一路饋電波束保持與當前信關站通信，第二路饋電波束請求與所述下一個信關站建立通信鏈路；

所述衛星判斷所述第二路饋電波束與所述下一個信關站建立通信鏈路后，所述星載相控陣天線關閉第一路饋電波束；

所述星載相控陣天線通過電掃描控制第二路饋電波束持續跟蹤下一個信關站，直到進行下一次信關站切換。

在一個具體實施例中，所述星載相控陣天線產生的饋電波束是由射頻通道通過兩路選通開關分別連接兩路波束生成器生成，根據開關控制產生一路饋電波束，或者同時產生兩路饋電波束。

在一個具體實施例中，所述下一次信關站切換與所述當前信關站和所述下一個信關站的切換方法相同。

本發明第二方面提供一種基于星載相控陣天線的信關站跟蹤裝置，該裝置包括：

第一計算模塊，衛星根據當前信關站的地理位置，結合軌道參數用于實時計算波束指向角度；