[發(fā)明專利]一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110200467.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113009526A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李黎;徐證清;唐帥;李濤;彭琦;周一飛;楊儼;趙歡
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶兩江衛(wèi)星移動通信有限公司
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30;G01S19/37;H01Q3/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發(fā)明公開了一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤裝置和方法，包括跟蹤控制單元用于計算低軌衛(wèi)星對應(yīng)的地面站天線方位角和俯仰角；相位編碼單元用于將所述地面站天線方位角和俯仰角轉(zhuǎn)換為天線陣元相移值；地面站天線單元用于根據(jù)所述天線陣元相移值調(diào)整相位，跟蹤接收低軌衛(wèi)星信號，將地面站天線的方位角和俯仰角的計算轉(zhuǎn)換為平面夾角的計算，提高了計算誤差精度，使得天線跟蹤精度可以實現(xiàn)10^?3數(shù)量級，設(shè)置相控天線中T/R組件的通道數(shù)量可以實現(xiàn)多顆低軌衛(wèi)星的同時跟蹤和根據(jù)計算的天線方位角和俯仰角自動切換最優(yōu)通信鏈路實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信號的高速處理和發(fā)送。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星跟蹤裝置，具體涉及一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤裝置和方法。

背景技術(shù)

低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)由衛(wèi)星星座、地面段、用戶終端組成，通過多個衛(wèi)星組成的通訊系統(tǒng)可以實現(xiàn)真正的低時延、全球覆蓋、隨遇接入。其中建立穩(wěn)定的衛(wèi)星-地面段、衛(wèi)星-用戶終端的通信鏈路是研究的重點方向。而研制高度集成化、小型化、穩(wěn)定跟蹤的地面接收設(shè)備、用戶接收設(shè)備具有巨大的市場前景。低軌衛(wèi)星軌道高度約400-2000km，不同于同步衛(wèi)星，其圍繞地球做高速運動，每天經(jīng)過地面站上空約11～16次(與軌道長半軸有關(guān))，每次持續(xù)約十幾分鐘，地面站天線需要實時指向過境衛(wèi)星才能建立穩(wěn)定的通信連接，因此在程序跟蹤模式下，需要計算衛(wèi)星過境時地面站天線的方位俯仰角度，指導(dǎo)天線跟蹤。由于衛(wèi)星跟蹤多采用S頻段跟蹤，或地面站天線帶有單脈沖跟蹤，對天線指向精度要求不高，且目前國內(nèi)地面站天線方位俯仰角度計算方法沒有公開，對精度也沒有統(tǒng)一要求，各家精度參差不齊，一般誤差在10^-2級別，但隨著Ka以及更高頻段衛(wèi)星的普及，該精度將不再滿足要求；其次，隨著低軌衛(wèi)星星座的建立，衛(wèi)星數(shù)量增多，傳統(tǒng)的機械天線旋轉(zhuǎn)時慣性大、速度慢，不能有效切換跟蹤目標和同時多目標跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的低軌衛(wèi)星天線跟蹤精度不高，不能有效切換跟蹤目標和多目標同時跟蹤，目的在于提供一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤裝置和方法，提高天線跟蹤低軌衛(wèi)星的精度，且實現(xiàn)同時跟蹤多顆低軌衛(wèi)星和自動切換最優(yōu)通信鏈路。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤裝置，包括：

跟蹤控制單元，用于計算低軌衛(wèi)星對應(yīng)的地面站天線方位角和俯仰角；

相位編碼單元，用于將所述地面站天線方位角和俯仰角轉(zhuǎn)換為天線陣元相移值；

地面站天線單元，用于根據(jù)所述天線陣元相移值調(diào)整相位，跟蹤接收低軌衛(wèi)星信號。

進一步地，所述地面站天線單元包括若干個相控天線陣元和若干個T/R組件，其中，多個相控天線陣元公用一個T/R組件，每個T/R組件跟蹤接收一顆低軌衛(wèi)星信號。

進一步地，還包括基帶處理單元，用于根據(jù)所述低軌衛(wèi)星信號進行采樣量化得到跟蹤信號質(zhì)量量化值。

進一步地，所述跟蹤控制單元根據(jù)所述跟蹤信號質(zhì)量量化值選取最優(yōu)跟蹤質(zhì)量通道作為通信鏈路通道，根據(jù)所述通信鏈路通道控制基帶處理單元進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信號處理和發(fā)送。

進一步地，所述基帶處理單元根據(jù)跟蹤信號質(zhì)量量化值選取最優(yōu)跟蹤質(zhì)量通道建立通信鏈路，并將選取的最優(yōu)跟蹤質(zhì)量通道發(fā)送給所述跟蹤控制單元，

所述跟蹤控制單元根據(jù)所述最優(yōu)跟蹤質(zhì)量通道控制基帶處理單元進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信號處理和發(fā)送。

另外，對于上述低軌衛(wèi)星地面跟蹤裝置，提出一種低軌衛(wèi)星的地面跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟S1、獲取多顆低軌衛(wèi)星的ECEF坐標和地面站天線所在經(jīng)緯度和海拔高度；

步驟S2、將地面站天線所在線經(jīng)緯度和海拔高度轉(zhuǎn)換為ECEF坐標，得到地面站天線的 ECEF坐標；