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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第32卷2015年第4期文章編號：1006—1630(2015)04—0026—03GEO衛(wèi)星軌道傾角漂移對天線指向的影響分析及調(diào)整策略黃霄騰，賈瀟，李峰，何偉平(北京空間信息中繼傳輸技術(shù)研究中心，北京100094)摘要：分析了GEO衛(wèi)星軌道傾角變化對天線指向的影響，根據(jù)天線增益特性和軌道傾角，給出了補(bǔ)償增益損失的長期偏置和連續(xù)偏置等姿態(tài)偏置策略。關(guān)鍵詞：地球靜止軌道衛(wèi)星；傾角漂移；星地鏈路；姿態(tài)偏置中圖分類號：V448文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAnalysisonInfluenceandAdjustmentStrateg
2、yofGEOSatellite’SInclinationDriftonAntennaPointingHUANGXiao—teng，JIAXiao，LIFeng，HEWei—ping(BeijingSpaceInformationRelayTransmissionTechnologyResearchCenter，Beijing100094，China)Abstract：Theeffectoftheorbitinclinationdriftontheantennapointingwasanalyzedinthispaper．Theattitudeoffse
3、tstrategiesincludingthelongtermoffsetandcontinuousoffsetweregivenoutaccordingtotthecharacteristicsoftheantennagainandorbitinclination．Keywords：GEOsatellite；Inclinationdrift；Satellite-groundlink；Attitudeoffset0引言一般的靜止衛(wèi)星定點(diǎn)后，必須進(jìn)行東西和南北方向位置保持，將其星下點(diǎn)經(jīng)度和緯度控制在規(guī)定范圍內(nèi)(±0．o)，以保證通信、衛(wèi)星安全等需要。通常
4、情況下，南北位置保持燃料消耗占整個(gè)衛(wèi)星壽命期總?cè)剂舷牡?0％以上[1]。因此，在不影響使用前提下許多靜止軌道衛(wèi)星在入軌初期及壽命后期采用傾斜軌道運(yùn)行策略，盡可能減少南北位置保持控制次數(shù)，有效提高衛(wèi)星壽命和可用度。隨著軌道傾角增大，衛(wèi)星星下點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡“8”字隨之增大，衛(wèi)星與地面站之間的相對位置關(guān)系不斷變化口。]。這種位置關(guān)系變化將導(dǎo)致星地鏈路天線指向偏離地面站，引起天線增益損失，影響衛(wèi)星與地面的通信質(zhì)量。因衛(wèi)星一般具備滾動(dòng)、俯仰姿態(tài)長期或連續(xù)偏置能力，當(dāng)衛(wèi)星定點(diǎn)位置改變時(shí)可通過收稿18期：2014—03—26；修回日期：2014一08—28作者簡介：黃
5、霄騰(1980一)，女，碩士，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星工程測控。滾動(dòng)、俯仰姿態(tài)偏置控制衛(wèi)星天線波束范圍始終覆蓋地面站口]。通常是在地面站出天線波束覆蓋范圍時(shí)，直接調(diào)整星地鏈路天線波束中心指向地面站，以達(dá)到覆蓋要求。當(dāng)衛(wèi)星傾角較大時(shí)，用該法會因調(diào)整次數(shù)變多而增加地面操作。本文根據(jù)天線增益特性和軌道傾角，給出了補(bǔ)償增益損失的姿態(tài)偏置策略。1星地鏈路天線指向當(dāng)僅考慮軌道傾角引起的經(jīng)度偏差時(shí)，衛(wèi)星漂移軌跡在當(dāng)?shù)氐仄矫鎯?nèi)隨時(shí)間變化滿足△A一一0．25i2sin(2(￡J。￡)；(1)A9一isin(oJ。￡)．(2)式中：i為衛(wèi)星軌道傾角；叫。為軌道角速度；出，△∞分
6、別為衛(wèi)星相對定點(diǎn)位置的經(jīng)度和緯度偏差¨2
7、。正常情況下，星地鏈路天線固定指向地面站。隨著傾角的不斷增大，衛(wèi)星星下點(diǎn)振蕩幅度也逐漸增大，天線指向也會隨之偏離地面站，如圖1所示。若指向偏差超過天線的半波束角，則無法正常實(shí)施第32卷2015年第4期黃霄騰，等：GEO衛(wèi)星軌道傾角漂移對天線指向的影響分析及調(diào)整策略星地測控、數(shù)傳。圈1墨地鏈路天線指向Fig．1Antennapointingofsatellite-groundlinks衛(wèi)星的位置速度矢量分別為r=[工Yz-]；}=[仉口，口。]；軌道根數(shù)為(口，P，i，力，∞，，)，分別為L．o1J醫(yī)黑oi蘭。引
8、sin／2]．(5)仰角口，偏航角妒，軌道系至衛(wèi)星本體系轉(zhuǎn)換矩陣r1oo]RBo=l0COS妒sin妒I×Lo—sin伊cos一㈠習(xí)p掣sin；]．(6，一sin。Eo。]．c8，圖2天線指向Fig．2Antennapointing設(shè)任意時(shí)刻t，星地鏈路天線波束中心指向地rsinE1]面站的理論矢量r1=ICOSE。sinAlI，則不考慮衛(wèi)Lco。E，。o。A1J星姿態(tài)時(shí)，指向夾角可表示為(如圖3所示)叩≈arcc。s(黼)一arcc。s[sinEosinEl+COSAoCOSAlcos(Ao—A1)]．(9)固3天線指向偏移Fig．3Antennap
9、ointingoffset由此產(chǎn)生的增益損耗L口一一12(,7／01／2)2；(10)01／2
