中继卫星跟踪方法及装置

摘要

本发明提供了一种中继卫星跟踪方法及装置，涉及天基测控的技术领域，包括建立与目标终端间的SSA链路；接收目标终端通过SSA链路回传的当前位置；根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数；将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正。本发明可以通过建立SSA链路获取目标终端的实际位置，根据实际位置与预定位置的偏差，使天线最终指向目标终端的实际位置，解决了天线指向不准确的问题，从而实现信号的稳定高速传输。

权利要求

1.一种中继卫星跟踪方法，其特征在于，包括：根据目标终端的预定位置建立与目标终端间的SSA链路；

接收所述目标终端通过所述SSA链路回传的当前位置；

根据所述当前位置和所述目标终端的预定位置生成天线修正参数；

将所述天线修正参数发送至中继卫星，以使所述中继卫星进行天线指向修正；

控制所述中继卫星建立与所述目标终端之间的Ka链路。

2.根据权利要求1所述的中继卫星跟踪方法，其特征在于，所述建立与目标终端间的SSA链路的步骤，包括：向目标终端发送前向SSA建链信号；

接收所述目标终端根据所述前向建链信号反馈的入网申请；

根据所述入网申请对所述目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

3.根据权利要求1所述的中继卫星跟踪方法，其特征在于，所述建立与目标终端间的SSA链路的步骤之前，还包括：根据所述目标终端的预定位置生成控制参数；

将所述控制参数发送至所述中继卫星，以使所述中继卫星的天线指向所述目标终端的预定位置。

4.根据权利要求1所述的中继卫星跟踪方法，其特征在于，所述根据所述当前位置和所述目标终端的预定位置生成天线修正参数的步骤，包括：计算所述当前位置和所述目标终端的预定位置之间的差值；

如果所述差值大于预设阈值，根据所述差值生成所述天线修正参数。

5.一种中继卫星跟踪装置，其特征在于，包括：SSA链路模块，用于根据目标终端的预定位置建立与目标终端间的SSA链路；

位置模块，用于接收所述目标终端通过所述SSA链路回传的当前位置；

参数模块，用于根据所述当前位置和所述目标终端的预定位置生成天线修正参数；

修正模块，用于将所述天线修正参数发送至中继卫星，以使所述中继卫星进行天线指向修正；

Ka链路模块，用于控制所述中继卫星建立与所述目标终端之间的Ka链路。

6.根据权利要求5所述的中继卫星跟踪装置，其特征在于，所述SSA链路模块，还用于：向目标终端发送前向SSA建链信号；

接收所述目标终端根据所述前向建链信号反馈的入网申请；

根据所述入网申请对所述目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

7.根据权利要求5所述的中继卫星跟踪装置，其特征在于，所述SSA链路模块，还用于：根据所述目标终端的预定位置生成控制参数；

将所述控制参数发送至所述中继卫星，以使所述中继卫星的天线指向所述目标终端的预定位置。

8.根据权利要求5所述的中继卫星跟踪装置，其特征在于，所述参数模块，还用于：计算所述当前位置和所述目标终端的预定位置之间的差值；

如果所述差值大于预设阈值，根据所述差值生成所述天线修正参数。

说明书

中继卫星跟踪方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及天基测控技术领域，尤其是涉及一种中继卫星跟踪方法及装置。

背景技术

[0002] 中继卫星，是通信卫星的一种，主要用于数据传输，其特点是数据传输量大。中继卫星可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力。现有跟踪方法能很好的满足航天器目标的跟踪需求，但是对各类非航天器目标则存在风险甚至不可用，例如，对船载目标尤其如此，船载目标的运行轨迹和姿态都具有随机性，往往会脱离预定轨迹，影响信号的稳定传输。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种中继卫星跟踪方法及装置，可满足船载目标等运行轨迹和姿态都具有随机性目标的通信需求，保证信号的稳定传输。

[0004] 第一方面，本发明实施例提供了一种中继卫星跟踪方法，包括：建立与目标终端间的S频段单址链路(S-band Single Address,SSA)；接收目标终端通过SSA链路回传的当前位置；根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数；将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正。

[0005] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，建立与目标终端间的SSA链路的步骤，包括：向目标终端发送前向SSA建链信号；接收目标终端根据前向建链信号反馈的入网申请；根据入网申请对目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

[0006] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，建立与目标终端间的SSA链路的步骤之前，还包括：根据目标终端的预定位置生成控制参数；将控制参数发送至中继卫星，以使中继卫星的天线指向目标终端的预定位置。

[0007] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数的步骤，包括：计算当前位置和目标终端的预定位置之间的差值；如果差值大于预设阈值，根据差值生成天线修正参数。

[0008] 结合第一方面或其任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正的步骤之后，还包括：控制中继卫星建立与目标终端之间的Ka链路。

[0009] 第二方面，本发明实施例还提供一种中继卫星跟踪装置，包括：SSA链路模块，用于建立与目标终端间的SSA链路；位置模块，用于接收接收目标终端通过SSA链路回传的当前位置；参数模块，用于根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数；修正模块，用于将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正。

[0010] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，SSA链路模块，还用于：向目标终端发送前向SSA建链信号；接收目标终端根据前向建链信号反馈的入网申请；根据入网申请对目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

[0011] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，SSA链路模块，还用于：根据目标终端的预定位置生成控制参数；将控制参数发送至中继卫星，以使中继卫星的天线指向目标终端的预定位置。

[0012] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，参数模块，还用于：计算当前位置和目标终端的预定位置之间的差值；如果差值大于预设阈值，根据差值生成天线修正参数。

[0013] 结合第二方面或其任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，该装置还包括Ka链路模块，用于：控制中继卫星建立与目标终端之间的Ka链路。

[0014] 本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种中继卫星跟踪方法及装置，通过建立与目标终端间的SSA链路，可以利用中继卫星S频段覆盖范围大的特点，接收目标终端通过SSA链路回传的该目标终端当前位置，计算当前位置与预定位置之间的修正参数，通过修正参数控制中继卫星进行天线指向修正。本发明实施例可以通过建立SSA链路获取目标终端的实际位置，根据实际位置与预定位置的偏差，使天线最终指向目标终端的实际位置，解决了天线指向不准确的问题，从而实现信号的稳定高速传输。

[0015] 本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

[0016] 为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明实施例提供的中继卫星跟踪方法流程图；

[0019] 图2为本发明实施例提供的中继卫星跟踪方法实施流程示意图；

[0020] 图3为本发明实施例提供的中继卫星跟踪装置的一种结构框图；

[0021] 图4为本发明实施例提供的中继卫星跟踪装置的另一种结构框图。

[0022] 图标：

[0023] 31-SSA链路模块；32-位置模块；33-参数模块；34-修正模块；35-Ka链路模块。

具体实施方式

[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 目前，中继卫星星间天线跟踪目标的方式主要有程序跟踪和自跟踪两种。在程序跟踪模式下，目标用户的理论运行轨迹被事先注入到中继卫星上，任务执行时中继卫星星间天线按照注入的轨迹信息实施调整框架角；在自跟踪模式下，用户目标向中继卫星发射返向Ka频段的数传或信标信号，中继卫星星间天线伺服系统根据接收信号和差电平自动调整框架角。这两种星间天线跟踪模式，前者要求用户目标运行轨迹已知，且轨道预报的精度足够高、预报时效性足够及时，而后者则要求用户目标终端发射的数传或信标信号功率足够高且稳定。实际任务中这两种模式也可相互配合使用，此时程序跟踪常作为自跟踪的初始引导和备份手段。

[0026] 虽然程序跟踪和自跟踪可以很好地满足航天器目标的跟踪需求，但对各类非航天器目标则存在风险甚至不可用，对船载目标尤其如此。首先，船载目标的运行轨迹具有随机性，往往会脱离预定航迹，因此难以使用程序跟踪。其次，由于海上环境洋流、气象等环境因素的复杂性，船载目标的姿态具有随机性，可能会导致中继终端天线对中继卫星路径上的遮挡，再加上Ka链路受雨衰影响严重，中继卫星星间天线不能保证收到船载目标发射的稳定功率的数传或信标信号，因此也难以使用自跟踪模式。

[0027] 基于此，本发明实施例提供的一种中继卫星跟踪方法及装置，可以针对船载目标航迹会根据任务情况实时变更问题，利用中继卫星系统S频段覆盖范围大、Ka频段传输速率高的优势，实现中继卫星支持船载目标新模式。本发明实施例提出了基于实时位置信息引导的中继卫星Ka星间天线指向控制策略，使用由“S频段引导Ka频段”的天线跟踪模式，解决了船平台预定航迹与实际航迹有偏差导致的天线指向跟踪问题，极大提高了船平台的灵活性。

[0028] 为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种中继卫星跟踪方法进行详细介绍。

[0029] 实施例1

[0030] 本发明实施例1提供了一种中继卫星跟踪方法，参见图1所示的中继卫星跟踪方法流程图，该方法包括以下步骤：

[0031] 步骤S102，建立与目标终端间的SSA链路。

[0032] 在任务开始前，首先进行中继卫星状态设置，包括前返向SSA转发器中心频率、星地频率、增益档，前返向Ka频段单址链路(Ka-band Single Address，KSA)的转发器工作频率、星地频率、增益档的设置。在进行中继卫星状态设置的同时，进行地面站数传任务配置，前返向SSA链路只使用系统的信道，不使用地面站的终端设备，因此只需配置中频开关矩阵及射频链路；前向KSA链路使用中低速数传终端，返向KSA链路使用高速数传终端，可以配置为默认的速率档(前向数据速率10Mbps，返向数据速率150Mbps)。

[0033] 目标终端可以为船平台。根据目标终端的预定位置建立与目标终端之间的SSA链路。预定位置可以从预定航迹文件中获取，预定航迹文件是用户预先确定的目标终端的运行轨迹规划信息。预定航迹文件预先存储在中继卫星系统地面站的存储设备中。SSA链路使用S频段进行通信，具有覆盖范围大的优点。

[0034] 步骤S104，接收目标终端通过SSA链路回传的当前位置。

[0035] 在SSA链路建立后，目标终端可以实时自动通过SSA链路回传目标终端的当前位置。

[0036] 步骤S106，根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数。

[0037] 由于预定轨迹中的预定位置与目标终端的实际位置可能存在差别，因此，在通过SSA链路收到了目标终端的当前位置后，根据其与预定位置的差异生成修正参数。

[0038] 步骤S108，将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正。

[0039] 修正参数包括修正指令和控制脚本。在中继卫星收到修正参数后，根据修正参数进行天线指向修正，以使天线指向目标终端的当前位置，从而保证卫星与目标终端间信号的稳定传输。

[0040] 本发明实施例提供了一种中继卫星跟踪方法，通过建立与目标终端间的SSA链路，可以利用中继卫星S频段覆盖范围大的特点，接收目标终端通过SSA链路回传的该目标终端当前位置，计算当前位置与预定位置之间的修正参数，通过修正参数控制中继卫星进行天线指向修正。本发明实施例可以通过建立SSA链路获取目标终端的实际位置，根据实际位置与预定位置的偏差，使天线最终指向目标终端的实际位置，解决了天线指向不准确的问题，从而实现信号的稳定高速传输。

[0041] 为了保证目标终端能够稳定回传当前位置，建立与目标终端间的SSA链路的步骤，包括：

[0042] (1)向目标终端发送前向SSA建链信号。

[0043] 参见图2所示的中继卫星跟踪方法实施流程示意图，中继卫星系统的地面站向目标终端发送前向SSA建链信号，目标终端设有SSA信号接收设备，用于接收SSA建链信号。

[0044] (2)接收目标终端根据前向建链信号反馈的入网申请。

[0045] 目标终端接收SSA建链信号后进行信号锁定，并自动向中继卫星系统发送返向建链信号，返向建链信号包括入网申请。中继卫星系统的地面站接收入网申请。

[0046] (3)根据入网申请对目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

[0047] 根据入网申请判断目标终端是否为合法用户，身份识别结果为用户合法或用户非法，如果身份识别结果为用户合法，则建立与目标终端之间的SSA链路。参见图2所示的中继卫星跟踪方法实施流程示意图，中继卫星系统可以通过SSA链路接收目标终端发送的GPS位置信、及速率档信息及链路状态信息。

[0048] 为了促进SSA链路的快速建立，建立与目标终端间的SSA链路的步骤之前，还包括：根据目标终端的预定位置生成控制参数；将控制参数发送至中继卫星，以使中继卫星的天线指向目标终端的预定位置。

[0049] 根据捕跟开始时刻目标终端的预定位置，进行星地大回路控制参数计算，在星地大回路控制参数计算完成后，启用星地大回路控制脚本，将天线指向某型船平台的预定位置。控制参数包括天线控制指令，包括俯仰角、方位角的步进脉冲数据和脉冲间隔，方位和俯仰方向每周期脉冲数。星地控制脚本运行可以采用OBC星地控制方式，需要将天线控制指令注入控制器。在星地控制脚本运行结束之后，星际天线运动至指向目标终端的预定位置。

[0050] 为了保证星间天线Ka波束的准确指向，需要对生成天线修正参数的过程进行优化，因此，根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数的步骤，包括：计算当前位置和目标终端的预定位置之间的差值；如果差值大于预设阈值，根据差值生成天线修正参数。

[0051] 预设阈值可以为Ka半功率波束宽度。当前位置和目标终端的预定位置之间的差值大于Ka半功率波束宽度，则根据差值生成天线修正参数。天线修正参数包括天线修正指令，中继卫星系统根据天线修正指令控制天线的运动，以保证卫星与目标终端之间Ka波束的准确指向。

[0052] 为了保证船载目标信号能够实现高速回传，将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正的步骤之后，还包括：控制中继卫星建立与目标终端之间的Ka链路。

[0053] 参见图2所示的中继卫星跟踪方法实施流程示意图，在完成S链路的建链之后，接收到链路状态信息，准备进行Ka高速链路建立，当天线控制到位后，进行Ka频段链路的建立。在Ka链路建立后，目标终端与中继卫星系统通过KSA信号进行通信，而Ka频段具有传输速率高的优势，可以保证信号的高速传输。

[0054] 本发明实施例提供了一种中继卫星星间天线SSA引导KSA的闭环跟踪方法，利用中继卫星系统S频段覆盖范围大、Ka频段传输速率高的优势，解决了船载目标在任务过程中航迹会实时变更的问题，极大地提高了船平台的灵活性。

[0055] 实施例2

[0056] 本发明实施例1提供了一种中继卫星跟踪装置，参见图3所示的中继卫星跟踪装置的一种结构框图，该装置包括：

[0057] SSA链路模块31，用于建立与目标终端间的SSA链路；位置模块32，用于接收接收目标终端通过SSA链路回传的当前位置；参数模块33，用于根据当前位置和目标终端的预定位置生成天线修正参数；修正模块34，用于将天线修正参数发送至中继卫星，以使中继卫星进行天线指向修正。

[0058] SSA链路模块，还用于：向目标终端发送前向SSA建链信号；接收目标终端根据前向建链信号反馈的入网申请；根据入网申请对目标终端进行身份识别，并根据身份识别结果建立SSA链路。

[0059] SSA链路模块，还用于：根据目标终端的预定位置生成控制参数；将控制参数发送至中继卫星，以使中继卫星的天线指向目标终端的预定位置。

[0060] 参数模块，还用于：计算当前位置和目标终端的预定位置之间的差值；如果差值大于预设阈值，根据差值生成天线修正参数。

[0061] 参见图4所示的中继卫星跟踪装置的另一种结构框图，该装置还包括Ka链路模块35，用于：控制中继卫星建立与目标终端之间的Ka链路。

[0062] 本发明实施例所提供的中继卫星跟踪装置，其实现原理及产生的技术效果和前述中继卫星跟踪方法实施例相同，为简要描述，中继卫星跟踪装置实施例部分未提及之处，可参考前述中继卫星跟踪方法实施例中相应内容。

[0063] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。