衛(wèi)星點(diǎn)波束天線指向策略及控制研究.pdf

1、隨著我國航天及通信事業(yè)的發(fā)展，通信衛(wèi)星有效載荷需求不斷增強(qiáng),可動點(diǎn)波束天線因具有較高的有效全向輻射功率，并且可以精確控制指向區(qū)域，越來越多的被運(yùn)用在各種航天器上。天線的指向作為衛(wèi)星對目標(biāo)增益覆蓋的主要手段，對衛(wèi)星通信具有重要意義。為此，本文針對點(diǎn)波束天線的指向計算、指向策略及其指向控制問題展開研究。
　　本文首先研究了軌道計算中常用的時間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)，著重分析了地球自轉(zhuǎn)、歲差、章動和極移影響下坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換聯(lián)系，基于理想軌道

2、模型及SGP4軌道攝動模型，分別給出了軌道計算模型并編寫了軌道計算的程序，為衛(wèi)星天線指向計算提供了軌道平臺。在此基礎(chǔ)上，建立了天線指向計算模型，考慮了WG-84地球橢球模型，地球自轉(zhuǎn)模型，衛(wèi)星軌道姿態(tài)運(yùn)動的影響，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星在軌情況下實(shí)時天線與目標(biāo)指向的精確正反算，為衛(wèi)星指向策略提供了精確的計算模型。其次，將天線功率輻射模型引入衛(wèi)星指向計算模型中，完成了指向目標(biāo)的增益計算，并針對衛(wèi)星波束覆蓋多目標(biāo)時，各目標(biāo)增益最優(yōu)這一具體問題，運(yùn)用最優(yōu)化

3、原理，給出了多目標(biāo)增益無約束及約束條件下的指向優(yōu)化策略，對于三指向目標(biāo)，給出其無約束指向增益最優(yōu)點(diǎn)在三目標(biāo)構(gòu)成的三角形重心位置的結(jié)論。最后，建立了星載天線的多體動力學(xué)模型，并設(shè)計了一種衛(wèi)星基體及天線指向協(xié)同控制器，將天線運(yùn)動對基體姿態(tài)造成擾動進(jìn)行補(bǔ)償，同時利用基體姿態(tài)偏差對天線指向進(jìn)行修正，經(jīng)仿真表明，該控制器可以在實(shí)現(xiàn)在減少姿態(tài)擾動的同時提高天線指向的精度及動態(tài)響應(yīng)特性，對天線指向控制器的設(shè)計具有重要參考價值。不同于以往以天線指向角為