[发明专利]星地双光路对地面双站同时指向方法及系统、控制终端

说明书

本发明提供一种星地双光路对地面双站同时指向方法及系统、控制终端，将所述密钥通信机指向第一地面站；计算所述纠缠发射机指向第二地面站时，所述纠缠发射机上的二维转台在载荷设备坐标系下的方位角与俯仰角；根据所述二维转台在载荷设备坐标系下的方位角与俯仰角设置所述二维转台，以使所述纠缠发射机在所述二维转台的驱动下指向第二地面站。本发明的星地双光路对地面双站同时指向方法及系统、控制终端通过双光路指向两个地面站来实现星地高精度对准，以满足量子卫星开展有效量子通信的需求，同时确保量子卫星在轨实验的有效性。

技术领域

本发明涉及量子卫星的技术领域，特别是涉及一种星地双光路对地面双站同时指向方法及系统、控制终端。

背景技术

现有技术中，一般飞行器与地面站的捕获或对准通常采用无线电或可见光，通常达到的指向精度并不高，约0.3～0.5度左右。这种精度下，只需采取经典的方法即可实现。

对于量子科学实验卫星而言，要求星地对准精度达到3.5u弧度，经典的方法并不能实现。因此，如何星地高精度对准成为亟待解决的技术问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种星地双光路对地面双站同时指向方法及系统、控制终端，通过双光路指向两个地面站来实现星地高精度对准，以满足量子卫星开展有效量子通信的需求，同时确保量子卫星在轨实验的有效性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种星地双光路对地面双站同时指向方法，应用于量子卫星，所述量子卫星包括密钥通信机和纠缠发射机；包括以下步骤：所述密钥通信机指向第一地面站时，计算所述纠缠发射机指向第二地面站时所述纠缠发射机上的二维转台在卫星本体坐标系下的方位角与俯仰角；根据所述二维转台在卫星本体坐标系下的方位角与俯仰角计算所述二维转台在载荷设备坐标系下的方位角与俯仰角，以根据所述二维转台在载荷设备坐标系下的方位角与俯仰角设置所述二维转台，令所述纠缠发射机在所述二维转台的驱动下指向第二地面站。

于本发明一实施例中，计算所述纠缠发射机指向第二地面站时所述纠缠发射机上的二维转台在卫星本体坐标系下的方位角与俯仰角包括以下步骤：

获取所述第一地面站和所述第二地面站可见所述量子卫星的有效时间段；

在所述有效时间段内在卫星质心轨道坐标系下获取所述密钥通信机指向所述第一地面站的第一方向向量以及所述二维转台指向所述第二地面站的第二方向向量；

根据所述第一方向向量获得卫星质心轨道坐标系与卫星Zb轴指向所述第二地面站时的卫星本体坐标系之间的转换矩阵；

根据所述转换矩阵获取所述第二方向向量在所述卫星本体坐标系下的向量参数；

根据所述向量参数获取所述二维转台在卫星本体坐标系下的方位角与俯仰角。

于本发明一实施例中，所述转换矩阵为A＝R_Y(φ+9°)·R_X(-β)·R_Z(α)，其中，R_X,R_Y,R_Z分别旋转矩阵，α为卫星姿态的常值偏航角，R1为第一方向向量，R1'为R1在卫星质心轨道坐标系的YoOZo面上的投影，β为R1'与Z₀轴的夹角，为R1'与R1的夹角。

于本发明一实施例中，所述向量参数R_b2＝A·R2＝(X_b2,Y_b2,Z_b2)，其中R2为第二方向向量，A为转换矩阵；所述二维转台在卫星本体坐标系下的方位角俯仰角

于本发明一实施例中，根据所述二维转台在卫星本体坐标系下的方位角与俯仰角计算所述二维转台在载荷设备坐标系下的方位角与俯仰角包括以下步骤：