[发明专利]一种基于星载相控阵天线的信关站跟踪方法和装置

说明书

本发明的一个实施例公开一种基于星载相控阵天线的信关站跟踪方法和装置，包括：卫星根据当前信关站的地理位置和轨道参数计算波束指向角度；相控阵天线产生一路馈电波束，通过电扫描持续跟踪当前信关站，建立通信链路；在当前信关站和下一个信关站可见范围交叠区，卫星根据下一个信关站的地理位置和轨道参数计算波束指向角度；相控阵天线同时产生第一路馈电波束和第二路馈电波束，第一路馈电波束保持与当前信关站通信，第二路馈电波束请求与下一个信关站建立通信；卫星判断第二路馈电波束与下一个信关站建立通信链路后，相控阵天线关闭第一路馈电波束；相控阵天线通过电扫描控制第二路馈电波束持续跟踪下一个信关站，直到进行下一次信关站切换。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域。更具体地，涉及一种基于星载相控阵天线的信关站跟踪方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

背景技术

在低轨宽带卫星通信系统中，卫星通过馈电波束与地面信关站建立通信链路(称为馈线链路)。由于低轨卫星快速移动，地面需要布置多个信关站来实现卫星与信关站通信链路的接力。当卫星从当前信关站可见范围(通信覆盖范围)移动至下一个信关站可见范围时，需要进行馈电波束切换，目前低轨卫星跟踪信关站往往采用“硬切换”方式，“硬切换”即卫星先断开与当前信关站的通信链路，再建立与下一个信关站的通信链路，通信链路出现短暂的中断。

上述“硬切换”方式需要在卫星上配置两幅机械扫描式天线和波束切换开关，往往存在以下不足：天线体积、重量较大；对卫星姿态控制精度、天线安装精度要求高；对波束切换开关切换时间精度要求高；对伺服转动机构寿命要求高；链路会短暂中断，通信协议需在中断时间及其前后包含时间间隔内停止发送数据，降低了通信效率。

为实现通信业务全球覆盖，低轨宽带通信星座系统的卫星数量从几百颗到几万颗。为适应单星轻型化、一箭多星发射等低成本建设需求，未来的低轨通信卫星向着体积小、重量轻的方向发展。减少卫星上天线的数量、伺服机构的使用、降低对卫星姿态控制精度要求，均有利于降低卫星重量、体积、成本等关键指标。

随着微电子技术和数字信号处理技术的发展，相控阵天线的重量、体积、成本将日益降低，由于其对卫星姿态控制精度要求较低，不需要伺服机构即可实现波束扫描等优势，有望广泛应用于低轨通信卫星。

发明内容

为解决上述问题中的至少一个，本发明第一方面提供一种基于星载相控阵天线的信关站跟踪方法，该方法包括：

卫星根据当前信关站的地理位置，结合轨道参数实时计算波束指向角度；

星载相控阵天线产生一路馈电波束，并通过电扫描持续跟踪所述当前信关站，建立通信链路；

在所述当前信关站和下一个信关站可见范围交叠区，所述卫星根据所述下一个信关站的地理位置，结合轨道参数实时计算波束指向角度；

所述星载相控阵天线同时产生两路馈电波束，分别为第一路馈电波束和第二路馈电波束，其中第一路馈电波束保持与当前信关站通信，第二路馈电波束请求与所述下一个信关站建立通信链路；

所述卫星判断所述第二路馈电波束与所述下一个信关站建立通信链路后，所述星载相控阵天线关闭第一路馈电波束；

所述星载相控阵天线通过电扫描控制第二路馈电波束持续跟踪下一个信关站，直到进行下一次信关站切换。

在一个具体实施例中，所述星载相控阵天线产生的馈电波束是由射频通道通过两路选通开关分别连接两路波束生成器生成，根据开关控制产生一路馈电波束，或者同时产生两路馈电波束。

在一个具体实施例中，所述下一次信关站切换与所述当前信关站和所述下一个信关站的切换方法相同。

本发明第二方面提供一种基于星载相控阵天线的信关站跟踪装置，该装置包括：

第一计算模块，卫星根据当前信关站的地理位置，结合轨道参数用于实时计算波束指向角度；