[发明专利]一种低轨卫星的地面跟踪装置和方法

说明书

本发明公开了一种低轨卫星的地面跟踪装置和方法，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，将地面站天线的方位角和俯仰角的计算转换为平面夹角的计算，提高了计算误差精度，使得天线跟踪精度可以实现10^‑3数量级，设置相控天线中T/R组件的通道数量可以实现多颗低轨卫星的同时跟踪和根据计算的天线方位角和俯仰角自动切换最优通信链路实现业务数据信号的高速处理和发送。

技术领域

本发明涉及卫星跟踪装置，具体涉及一种低轨卫星的地面跟踪装置和方法。

背景技术

低轨卫星移动通信系统由卫星星座、地面段、用户终端组成，通过多个卫星组成的通讯系统可以实现真正的低时延、全球覆盖、随遇接入。其中建立稳定的卫星-地面段、卫星-用户终端的通信链路是研究的重点方向。而研制高度集成化、小型化、稳定跟踪的地面接收设备、用户接收设备具有巨大的市场前景。低轨卫星轨道高度约400-2000km，不同于同步卫星，其围绕地球做高速运动，每天经过地面站上空约11～16次(与轨道长半轴有关)，每次持续约十几分钟，地面站天线需要实时指向过境卫星才能建立稳定的通信连接，因此在程序跟踪模式下，需要计算卫星过境时地面站天线的方位俯仰角度，指导天线跟踪。由于卫星跟踪多采用S频段跟踪，或地面站天线带有单脉冲跟踪，对天线指向精度要求不高，且目前国内地面站天线方位俯仰角度计算方法没有公开，对精度也没有统一要求，各家精度参差不齐，一般误差在10^-2级别，但随着Ka以及更高频段卫星的普及，该精度将不再满足要求；其次，随着低轨卫星星座的建立，卫星数量增多，传统的机械天线旋转时惯性大、速度慢，不能有效切换跟踪目标和同时多目标跟踪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的低轨卫星天线跟踪精度不高，不能有效切换跟踪目标和多目标同时跟踪，目的在于提供一种低轨卫星的地面跟踪装置和方法，提高天线跟踪低轨卫星的精度，且实现同时跟踪多颗低轨卫星和自动切换最优通信链路。

本发明通过下述技术方案实现：

一种低轨卫星的地面跟踪装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

另外，对于上述低轨卫星地面跟踪装置，提出一种低轨卫星的地面跟踪方法，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；