一种适用于三轴天线的指向精度修正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113488770A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110728170.1(22)申请日2021.06.29(71)申请人中国西安卫星测控中心地址710043陕西省西安市新城区咸宁东路462号(72)发明人刘军穆伟周辉洪宇高菲秦明暖严亚龙任域张任天王佳刘大全梁敏(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人燕肇琪(51)Int.Cl.H01Q3/00(2006.01)H01Q3/26(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种适用于三轴天线的指向精度修正方法(57)摘要本发明公开了一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，将天线当前角度数据不断代入地平系误差修正模型进行迭代循环，使得三轴天线当前的电轴指向最大程度逼近引导角度，控制天线实时随动轨道引导值，解决了Ka频段目标由于半功率波束宽度过窄而带来的捕获困难问题，能实现对任意轨道倾角卫星的全空域无盲区高精度跟踪。CN113488770ACN113488770A权利要求书1/2页1.一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、对天线当前指向进行测量系下的误差修正；对天线当前位置的第三轴误差进行修正；步骤2、利用测量系下修正后的方位角、俯仰角、第三轴方位角和第三轴倾斜角对天线当前指向进行坐标系转换；步骤3、利用步骤2得到的天线当前指向进行坐标系对测站地平系下的天线当前指向进行误差修正；步骤4、利用修正后的天线当前指向方位角和俯仰角计算地平系下的引导角度；步骤5、利用地平系修正后的天线当前指向方位角、俯仰角、第三轴方位角和第三轴倾斜角进行坐标反变换；步骤6、利用步骤5转换的坐标，计算测量系下的引导角度，完成天线的指向精度修正。2.根据权利要求1所述的一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，所述步骤1中对天线当前指向进行测量系下的误差修正具体按照以下实施：测量系坐标原点定义为天线的三轴中心O″；利用公式(1‑1)和(1‑2)对天线当前指向的方位角和俯仰角进行轴角编码器零值误差、方位与俯仰轴不正交误差、电轴与俯仰轴不正交误差和天线重力下垂误差修正，得到测量系下修正后的方位角A#和俯仰角E#为：#A＝Ac+A0+δ.tgEc+KbsecEc(1‑1)#E＝Ec+E0+EgcosE(1‑2)式中：E＝Ec+θ0cosAc其中：Ac为天线当前方位角测量值；Ec为天线当前俯仰角测量值；A0为轴角编码器方位角零值误差；E0为轴角编码器俯仰角零值误差；δ为天线方位轴与俯仰轴的不正交度；Kb为天线电轴与俯仰轴不正交引起的方位误差；Eg为重力下垂引起的俯仰误差系数；θ0是斜转台倾斜角理论值。3.根据权利要求2所述的一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，所述步骤1中对天线当前位置的第三轴误差进行修正具体按照以下实施：利用公式(1‑3)、(1‑4)对天线当前位置的第三轴方位角误差和第三轴倾斜角误差进行修正，得到修正后的第三轴方位角T和第三轴倾斜角θ为：T＝Tc+T0(1‑3)θ＝θ0+△θ(1‑4)其中：Tc是斜转台方位角编码器读数；T0是斜转台方位角零值误差；θ0是斜转台倾斜角理论值；△θ是斜转台倾斜角误差。4.根据权利要求3所述的一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下实施：利用公式(1‑5)进行测量系坐标到测站地平系坐标转换；把测量系下修正后的方位角A#、俯仰角E#、第三轴方位角T和第三轴倾斜角θ带入坐标变换表达式，得到天线当前指向在测站地平系坐标下的方位角Az和俯仰角El为：2CN113488770A权利要求书2/2页5.根据权利要求4所述的一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下实施：在测站地平系下进行大盘不水平误差和大气折射误差修正，得到天线当前指向在测站地平系下修正后的方位角Az和俯仰角Ez为：Az＝Az+θMsin(Az‑AM)*tanEl(1‑6)Ez＝El+θMcos(Az‑AM)+EdcotEl(1‑7)其中：θM为天线座大盘不水平的最大值，AM为天线座大盘不水平的最大值所处的方位角，Ed为大气折射率。6.根据权利要求5所述的一种适用于三轴天线的指向精度修正方法，其特征在于，所述步骤4具体按照以下实施：设测站地平系下数引或者程引的方位角度为Ag，俯仰角度为Eg。引导数据进行坐标反变换后减去三轴天线的误差修正项即可得到测量系的引导角度；将修正后的天线当前指向方位角Az和俯仰角Ez带入大盘不水平误差修正模型和大气折射误差修正模型，扣除大盘不水平误差和大气折射误差，得到测站地平系上的引导角度Abg和Ebg：Abg＝Ag‑θMsin(Az‑AM)*