[发明专利]一种基于离散点计算的卫星天线指向角正确性的验证方法

说明书

本发明涉及一种基于离散点计算的卫星天线指向角正确性的验证方法，尤其涉及一种卫星天线指向控制软件地面测试方法，适用于倾斜地球同步轨道导航卫星反射面天线指向控制功能的验证和评估。本发明明确了天线指向测试用例的设计方法，涵盖三类指向目标且匹配卫星运用的数据类型。针对实际测试需求，构建的仿真平台具备数据预处理、测试结果自动比对、自动判读的功能，提高了测试用例设计效率及灵活性。

技术领域

本发明涉及一种基于离散点计算的卫星天线指向角正确性的验证方法，尤其涉及一种卫星天线指向控制软件地面测试方法，适用于倾斜地球同步轨道导航卫星反射面天线指向控制功能的验证和评估。

背景技术

北斗三号倾斜地球同步轨道导航卫星反射面天线具备三类目标的指向功能：地面站、地面运动目标、近地轨道目标。在综合测试阶段，为实现天线指向控制功能正确性验证，地面需要进行天线指向全过程仿真，为卫星天线的控制功能算法评测提供可比对数据。目前已有的仿真工具平台存在以下局限性：

1)仿真数据不支持与星上的遥测数据在同一时间系统下比对。例如常用的商业仿真平台卫星工具包(STK)，该平台可以实现天线指向计算的连续动态仿真，然而其内部时间系统与北斗时间系统并不一致，并且卫星遥测更新频率与STK内部数据更新频率也存在差异，星地同步仿真验证难以开展。

2)分段验证天线驱动功能，忽略数据驱动下天线实时响应的准确性。卫星天线指向控制功能涉及多个单机。机载计算机实时计算天线指向角度，角度值实时传输至天线伺服控制器，最后由天线伺服控制器输出给驱动电机控制信号。目前缺乏工具将天线指向全过程仿真，包括指向规划计算、信息流传递、天线指向角度生成等，测试时仅能分段验证各功能的正确性，分段验证可能导致测试时未能及时发现数据传递错误，导致卫星在轨损失。

3)输入数据星地不统一，测试用例设计难度大。由于三类指向目标的上注参数信息类型不同，现有的平台功能集成度和工程适应性较低，用例设计时需要不断转换输入、输出参数，不能快速、灵活地适应多类型目标的测试验证需求，进而降低测试效率。

由以上分析可知，有必要提供一种突破星地同步约束，实现天线指向功能全流程计算结果比对、并匹配用例设计需求的测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提出一种基于离散点计算的卫星天线指向角正确性的验证方法，该方法以同一参考时刻卫星与目标运动轨迹的离散点位置信息驱动，构建仿真平台对卫星天线指向功能进行全流程模拟，实现天线指向控制过程的星地数据比对，并满足测试用例设计需求。

本发明的技术方案：

一种基于离散点计算的卫星天线指向角正确性的验证方法，该方法的步骤包括：

(1)构建仿真平台；

(2)将卫星天线指向目标参数输入到仿真平台；

当卫星天线指向目标为地面站时，目标参数为大地坐标，同时仿真平台将接收到的地面目标的大地坐标转换成地固系下地面目标坐标；

当卫星天线指向目标为地面运动目标时，目标参数为地面运动目标离散点大地坐标及对应时刻，同时仿真平台将接收到的地面运动目标的大地坐标转换成地固系下地面运动目标坐标，仿真平台根据地面运动目标的离散点大地坐标及对应时刻计算出目标速度，并将速度转换为地固系下三轴速度分量；

当卫星天线指向目标为近地轨道目标时，目标参数为参考时刻的轨道六根数；

(3)将步骤(2)得到的地固系下地面站坐标、地固系下地面运动目标坐标、速度分量和离散点坐标对应时刻或者是近地轨道目标的参考时刻的轨道六根数上注给卫星；

(4)卫星下传参考时刻天线指向角度理论值、参考时刻伺服控制器输出角度、参考时刻卫星轨道六根数和参考时刻卫星姿态信息至数据库中进行存储；