[发明专利]面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法

说明书

本发明公开了一种面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法，具体为：各卫星分别生成一组标校波束并发送至地面标校站；各地面标校站计算标校波束组指向偏差，发送到控制中心；控制中心判断当前指向偏差是否满足精度阈值，对于不满足的情况，则调用卫星指向补偿量生成算法，计算各卫星指向补偿量，并发送至卫星测控站；卫星测控站根据指向补偿量调整卫星姿态；卫星通信系统重复上述步骤，直至指向偏差满足精度阈值。本发明的优点为：能够实现高精度、高覆盖率和低重叠率的多星联合标校；通过星地闭环反馈进行多星联合标校，确保卫星指向满足系统规定的指向精度需求。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法。

背景技术

卫星在轨运行期间，受由太阳辐射压力、地球磁场不均等因素影响，将造成在轨姿态漂移，影响星地通信质量，因此必须对其进行波束标校以调整卫星姿态。随着卫星通信的发展，卫星通信系统将包含多颗卫星，相比于单星独立标校，多星联合标校不仅要满足单星指向误差要求，还需要考虑多星联合覆盖区的覆盖率和重叠率指标要求，如何实现高精度、高覆盖率和低重叠率的多星联合标校，是亟待解决的重要问题。

中国专利CN112193439中公开了种星地一体化的高精度卫星多波束标校方法，能够有效分析多波束指向标校误差，提高指向标校测量误差的估计精度，但仅适用于单星标校应用场景。

发明内容

针对如何实现高精度、高覆盖率和低重叠率的多星联合标校的问题，本发明公开了一种面向指向精度和覆盖需求的多星联合标校方法，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，具体包括以下步骤：

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；

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；