[发明专利]一种低轨卫星的地面跟踪装置和方法

权利要求书

1.一种低轨卫星的地面跟踪装置，其特征在于，包括：

跟踪控制单元，用于计算低轨卫星对应的地面站天线方位角和俯仰角；

相位编码单元，用于将所述地面站天线方位角和俯仰角转换为天线阵元相移值；

地面站天线单元，用于根据所述天线阵元相移值调整相位，跟踪接收低轨卫星信号。

2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的地面跟踪装置，其特征在于，所述地面站天线单元包括若干个相控天线阵元和若干个T/R组件，其中，多个相控天线阵元公用一个T/R组件，每个T/R组件跟踪接收一颗低轨卫星信号。

3.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的地面跟踪装置，其特征在于，还包括基带处理单元，用于根据所述低轨卫星信号进行采样量化得到跟踪信号质量量化值。

4.根据权利要求3所述的一种低轨卫星的地面跟踪装置，其特征在于，所述跟踪控制单元根据所述跟踪信号质量量化值选取最优跟踪质量通道作为通信链路通道，根据所述通信链路通道控制基带处理单元进行业务数据信号处理和发送。

5.根据权利要求3所述的一种低轨卫星的地面跟踪装置，其特征在于，所述基带处理单元根据跟踪信号质量量化值选取最优跟踪质量通道建立通信链路，并将选取的最优跟踪质量通道发送给所述跟踪控制单元，

所述跟踪控制单元根据所述最优跟踪质量通道控制基带处理单元进行业务数据信号处理和发送。

6.一种低轨卫星的地面跟踪方法，应用于权利要求1-5任一项所述的低轨卫星地面跟踪装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、获取多颗低轨卫星的ECEF坐标和地面站天线所在经纬度和海拔高度；

步骤S2、将地面站天线所在线经纬度和海拔高度转换为ECEF坐标，得到地面站天线的ECEF坐标；

步骤S3、以地面站天线为参考点，将ECEF坐标系进行旋转平移变换，得到以地面站天线为原点，正北为X轴的参考坐标系；

步骤S4、根据所述参考坐标系，将所述低轨卫星的ECEF坐标转换为参考坐标；

步骤S5、根据所述参考坐标计算地面站天线的方位角和俯仰角；

步骤S6、将所述方位角和俯仰角传递给相位编码单元进行计算，得到阵元的相移值，相位编码单元将所述相移值传递给地面站天线单元；

步骤S7、地面站天线单元根据所述相移值调整相控天线阵元的相位并控制T/R组件跟踪接收对应低轨卫星的信号。

7.根据权利要求6所述的一种低轨卫星的地面跟踪方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：

将地面站天线所在的经纬度转换为ECEF坐标系下的坐标(x，y，z)，得到地面站天线在ECEF坐标系下的空间位置，具体过程为：

x＝(N+H)cos(B)cos(L)

y＝(N+H)cos(B)sin(L)

z＝(N-Ne²+H)sin(B)

其中，L表示经度，东经为正值，西经为负值；B表示纬度，北纬为正值，南纬为负值，H表示地面站天线所在的海拔高度；N表示修正半径，e表示离心率，a为地球长半轴。