[发明专利]一种星载跟踪天线安装误差的补偿方法

说明书

本发明涉及一种星载跟踪天线安装误差的补偿方法，根据地面测量的卫星结构坐标系与天线立方镜坐标系间的关系和天线立方镜坐标系与天线结构坐标系间的关系，引入了欧拉角坐标转移方式，并在此基础上针对安装误差的特点进行了大量的算法简化，使用一个坐标转移矩阵实现了安装误差的补偿。本发明解决了此问题，降低了对天线安装精度的要求，减少了地面安装和测量工作量，由地面测量数据经简单计算直接得到转移矩阵，易于实现，能够满足数传天线、中继天线等跟踪天线的使用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种星载跟踪天线安装误差的补偿方法，降低了对天线安装精度的要求，减少了地面安装和测量工作量，只需测量6个坐标轴间夹角并经简单减法运算即可得到转移矩阵；补偿算法简单，使用一个坐标转移矩阵实现了安装误差的补偿，主要用于各类跟踪天线的指向角度预报和伺服控制系统，属于自动控制工程技术领域。

背景技术

随着高分辨率遥感卫星、数据中继卫星、新一代通信卫星的发展，对数据传输速率要求越来越高，需要实时传输几百Mbps～几Gbps及以上的高码速率的海量数据。为了提高卫星的传输速率，传输频点越来越高，天线口径越来越大，导致天线波束宽度越来越窄。对天线伺服系统的跟踪精度要求也越来越高，天线安装误差慢慢地成为制约跟踪精度的重要因素之一。

虽然可以通过重复安装的方式来控制天线安装精度，但这种方法需要反复地进行“装星-测量”工作，极大地增加了安装和测量工作量。随着对天线装星精度要求越来越高，该方法的难度越来越大，变得不再适用。因此在天线指向角度预报的过程中对天线安装误差进行补偿的方法越来越多地被用于实际工程应用中。

天线安装误差直接测量的主要方法：在天线上安装立方镜，并以立方镜坐标系为桥梁，通过光学设备测量天线安装误差，主要测量卫星相关坐标系(例如：卫星结构坐标系)至立方镜坐标系的余弦转移矩阵、立方镜坐标系至天线相关坐标系(例如：天线结构坐标系)的余弦转移矩阵。

现有的天线安装误差补偿方法主要分为两类：

1、测得的余弦转移矩阵，直接上注给星上设备进行补偿。这类方法主要缺点：测量的工作量较大，需要测量两个转移矩阵共18个角度；上注参数多，两个矩阵共18个；补偿算法较复杂，需要经过两次转换。

2、根据测得的余弦转移矩阵，计算欧拉角度，上注给星上设备进行补偿。这类方法主要缺点：地面数据通过复杂的三角函数和反三角函数计算，处理复杂；补偿算法较复杂，需要经过两次转换。

因此，急需发明一种补偿方法，既解决地面安装和测量工作量大、数据处理复杂的问题，又减少上传参数数量、优化补偿算法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种跟踪天线安装误差的补偿方法，引入了欧拉角坐标转移方式并在此基础上针对安装误差的特点进行了大量的算法简化，使用一个坐标转移矩阵实现了安装误差的补偿，既解决了地面安装和测量工作量大、数据处理复杂问题，又减少了上传参数数量，优化了补偿算法。

本发明的技术解决方案是：

提供一种星载跟踪天线安装误差的补偿方法，其特征在于步骤如下：

(1)将天线立方镜安装在跟踪天线基座上，获取天线立方镜坐标系与天线结构坐标系坐标轴间的夹角：α_xYd、α_yZd、α_zXd；

所述夹角α_xYd为天线立方镜坐标系x轴与天线结构坐标系Yd轴间夹角；所述夹角α_yZd为天线立方镜坐标系y轴与天线结构坐标系Zd轴间夹角；所述夹角α_zXd为天线立方镜坐标系z轴与天线结构坐标系Xd轴间夹角。

(2)将跟踪天线装入卫星，获取卫星结构坐标系与天线立方镜坐标系坐标轴间的夹角：α_xYg、α_yZg、α_zXg；