[发明专利]面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法

权利要求书

1.一种面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法，其特征在于，卫星通信系统包含N颗卫星、N个地面标校站、1个控制中心和1个卫星测控站，每颗卫星均搭载一套星上标校波束形成设备，因此共有N个星上标校波束形成设备，每颗卫星对应一个独立的地面标校站；卫星通信系统利用所述的N个星上标校波束形成设备、N个地面标校站、1个控制中心和1个卫星测控站实现多星联合标校，具体步骤包括：

S1，各卫星搭载的星上标校波束形成设备分别生成一组标校波束，并使该卫星与其生成的该组标校波束的等功率交叠点的连线指向对应的地面标校站；每组标校波束均包含B_N、B_S、B_E和B_W共4个标校波束，B_N、B_S、B_E和B_W共4个标校波束分别表示北向、南向、东向和西向的标校波束，第i颗卫星对应的标校波束组记为Bⁱ，其中，i＝1,2,...,N，分别为第i颗卫星对应的北向、南向、东向和西向的标校波束；

S2，各地面标校站分别接收来自对应卫星的标校信号，计算该标校信号的标校波束组指向偏差，对该标校波束组标注时间标记；标校波束组指向偏差包括俯仰角偏差和滚动角偏差，对第i颗卫星的标校波束组的俯仰角偏差Δθⁱ的计算公式为滚动角偏差Δψⁱ的计算公式为其中，分别为第i颗卫星对标校波束的接收功率；

S3，各地面标校站将计算得到的标校波束组指向偏差发送到控制中心；

S4，控制中心汇总各卫星标校波束组指向偏差，判断卫星标校波束组指向偏差是否大于卫星通信系统预先设定的指向精度阈值，若大于所述的指向精度阈值，则执行步骤S5，反之，执行步骤S7；

S5，控制中心采用卫星指向补偿量生成规则，计算各卫星指向补偿量，并将其发送至卫星测控站；

S6，卫星测控站根据收到的各卫星指向补偿量，通过卫星姿态控制系统进行各卫星的姿态调整，转至步骤S1；

S7，确认各卫星指向精度符合要求，多星联合标校过程结束；

所述的步骤S5，包括：

S51，分别计算N颗卫星的理论覆盖区的中心点与联合覆盖区中心点的距离，并将N颗卫星按照上述距离以从小到大的顺序进行排序，所述的联合覆盖区指N颗卫星的理论覆盖区的并集；

S52，将排序后的第1颗卫星的指向补偿量直接设置为其对应的标校波束组指向偏差，初始化卫星序号标识j＝2；

S53，判断j是否大于N，若大于N，执行步骤S57，否则，执行步骤S54；

S54，构建第j颗卫星的指向补偿量优化模型，其表达式为：

其中，和分别为第j颗卫星的俯仰角补偿量和滚动角补偿量，A^k和分别为第k颗卫星的实际覆盖范围和理论覆盖范围；g1、g2、g3分别为最小化指向偏差目标、最小化理论联合覆盖区与实际联合覆盖区比例目标、最小化重叠覆盖区与实际联合覆盖区比例目标，表示理论联合覆盖区，表示实际联合覆盖区，表示重叠覆盖区；

S55，使用深度强化学习方法对第j颗卫星的指向补偿量优化问题进行求解，得到第j颗卫星的俯仰角补偿量和滚动角补偿量；

S56，令j＝j+1，转至步骤S53；

S57，控制中心得到N颗卫星的指向补偿量，并将其发送至卫星测控站。

2.如权利要求1所述的面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法，其特征在于，所述的卫星的实际覆盖范围，其计算方法为：

卫星的实际覆盖范围为不规则椭圆形，卫星的实际覆盖范围由该不规则椭圆的长半轴、短半轴和椭圆扭角确定，对于第i颗卫星，以其实际覆盖范围中心点为圆心，在该中心点与地球的切面上，以南北方向为X轴，以东西方向为Y轴，构建坐标系，得到该卫星实际覆盖范围Aⁱ对应的椭圆形的方程，其表达式为：

其中，x、y为所述的椭圆形上的点的坐标，aⁱ、bⁱ和γⁱ分别为所述的椭圆的长半轴、短半轴和椭圆扭角，其计算公式分别为：

其中，和分别为第i颗卫星到该卫星星下点之间距离和到该卫星实际覆盖范围中心点之间的距离，为第i颗卫星发射天线的半功率角，φⁱ为第i颗卫星与其实际覆盖范围中心点连线和第i颗卫星与其星下点连线之间的夹角，和分别为第i颗卫星实际覆盖范围中心点与该卫星星下点沿纬度线和沿经度线方向的距离，Lⁱ为第i颗卫星实际覆盖范围中心点与该卫星星下点之间的距离，根据所述的椭圆的长半轴、短半轴和椭圆扭角，确定所述的椭圆的占用范围，即为该卫星实际覆盖范围。