[发明专利]一种航天器可移波束天线指向动态跟踪的试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种航天器可移波束天线指向动态跟踪的试验系统及方法，以目标方向视为不变量，航天器将进行叠加姿态运动，而天线运动为真实的航天器动力学计算机输出的天线跟踪目标的运动，因此，目标方向已变成一个测试场地中的固定指向，因此在三轴转台转动过程中，安装于三轴转台上的天线指向保持为目标方向，因此，本发明无需外场或紧缩场条件，对场地要求低，具有测试精度高、测试效率高等优点；三轴转台由航天器动力学计算机产生的数据驱动、天线指向由三轴转台实测转角产生的数据驱动，与航天器采用实测姿态角度计算天线指向的算法一致，因而指向动态跟踪的验证是真实的，同时，可降低对场地要求。

技术领域

本发明属于天线与微波技术领域，涉及航天飞行器天线技术，具体地，涉及一种航天器可移波束天线指向动态跟踪的试验系统及方法。

背景技术

航天器可移波束天线(以下简称天线)一般用于保持对目标的指向跟踪，由于航天器自身姿态的变化、航天器与目标的相对运动，目标的视运动轨迹复杂，天线指向的算法及控制、天线指向对目标保持跟踪的功能实现都需要在动态条件下进行系统仿真验证。

进行这样的仿真验证，主要面临两个问题：一是目标视运动的模拟，二是天线指向误差的指示。通常的方法是采用射频测试的方法，用转台来模拟航天器的姿态变化，用目标的位移模拟航天器与目标的相对运动，用射频信号来指示天线指向误差。由于射频测试对场地的要求更严格，例如要求在紧缩场微波暗室中或外场进行，需求空间大、距离远，所以限制因素更多，不利于系统仿真验证的开展。

发明内容

为了解决航天器可移波束天线现有的指向动态跟踪试验依赖于射频测试的问题，本发明提出了一种航天器可移波束天线指向动态跟踪的试验系统及方法，无需外场或紧缩场条件，对场地要求低，具有测试精度高、测试效率高等优点。

一种航天器可移波束天线指向动态跟踪的试验系统，包括目标视运动仿真子系统(1)、指向误差指示子系统(2)以及航天器天线指向控制子系统(3)；

所述目标视运动仿真子系统(1)包括固定安装在测试场地(12)的三轴转台(4)和角度换算模块(5)；所述航天器可移波束天线(9)安装在所述三轴转台(4)上；角度换算模块(5)用于把所述航天器天线指向控制子系统(3)输入的航天器自身的运动信息与目标星运动进行叠加，并换算为航天器实际运动的三轴姿态角度，转化为三轴转台(4)的转动角度，然后把实测的三轴转台(4)各轴到位角度换算为航天器三轴姿态角度实测值，并输出至航天器天线指向控制子系统(3)；三轴转台(4)根据接收的所述转动角度进行运动；

所述航天器天线指向控制子系统(3)包括航天器动力学计算机(11)和天线指向计算模块(10)；所述航天器动力学计算机(11)用于对航天器的轨道、姿态，以及目标星的运动进行模拟，并向视运动仿真子系统(1)输出航天器自身的运动与目标星运动信息；再把视运动仿真子系统(1)输出的航天器三轴姿态角度实测值传递给天线指向计算模块(10)；所述天线指向计算模块(10)根据航天器三轴姿态角度实测值、航天器星历以及目标星星历，得到航天器可移波束天线(9)运动信息，并进行解算得到航天器可移波束天线(9)的三轴转动角度，并发出航天器可移波束天线(9)转动指令；

所述指向误差指示子系统包括固定安装在测试场地(12)的平面反射镜(6)，安装在航天器可移波束天线(9)上的激光器(7)以及设置在激光器(7)出光口周向的激光屏(20)；激光器(7)发出的激光(8)的指向与航天器可移波束天线(9)的波束指向一致，平面反射镜(6)与所述航天器可移波束天线(9)的波束指向垂直。