GEO卫星轨道倾角漂移对天线指向的影响分析及调整策略.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第32卷2015年第4期文章编号：1006—1630(2015)04—0026—03GEO卫星轨道倾角漂移对天线指向的影响分析及调整策略黄霄腾，贾潇，李峰，何伟平(北京空间信息中继传输技术研究中心，北京100094)摘要：分析了GEO卫星轨道倾角变化对天线指向的影响，根据天线增益特性和轨道倾角，给出了补偿增益损失的长期偏置和连续偏置等姿态偏置策略。关键词：地球静止轨道卫星；倾角漂移；星地链路；姿态偏置中图分类号：V448文献标志码：AAnalysisonInfluenceandAdjustmentStrateg

2、yofGEOSatellite’SInclinationDriftonAntennaPointingHUANGXiao—teng，JIAXiao，LIFeng，HEWei—ping(BeijingSpaceInformationRelayTransmissionTechnologyResearchCenter，Beijing100094，China)Abstract：Theeffectoftheorbitinclinationdriftontheantennapointingwasanalyzedinthispaper．Theattitudeoffse

3、tstrategiesincludingthelongtermoffsetandcontinuousoffsetweregivenoutaccordingtotthecharacteristicsoftheantennagainandorbitinclination．Keywords：GEOsatellite；Inclinationdrift；Satellite-groundlink；Attitudeoffset0引言一般的静止卫星定点后，必须进行东西和南北方向位置保持，将其星下点经度和纬度控制在规定范围内(±0．o)，以保证通信、卫星安全等需要。通常

4、情况下，南北位置保持燃料消耗占整个卫星寿命期总燃料消耗的80％以上[1]。因此，在不影响使用前提下许多静止轨道卫星在入轨初期及寿命后期采用倾斜轨道运行策略，尽可能减少南北位置保持控制次数，有效提高卫星寿命和可用度。随着轨道倾角增大，卫星星下点运动轨迹“8”字随之增大，卫星与地面站之间的相对位置关系不断变化口。]。这种位置关系变化将导致星地链路天线指向偏离地面站，引起天线增益损失，影响卫星与地面的通信质量。因卫星一般具备滚动、俯仰姿态长期或连续偏置能力，当卫星定点位置改变时可通过收稿18期：2014—03—26；修回日期：2014一08—28作者简介：黄

5、霄腾(1980一)，女，硕士，主要研究方向为卫星工程测控。滚动、俯仰姿态偏置控制卫星天线波束范围始终覆盖地面站口]。通常是在地面站出天线波束覆盖范围时，直接调整星地链路天线波束中心指向地面站，以达到覆盖要求。当卫星倾角较大时，用该法会因调整次数变多而增加地面操作。本文根据天线增益特性和轨道倾角，给出了补偿增益损失的姿态偏置策略。1星地链路天线指向当仅考虑轨道倾角引起的经度偏差时，卫星漂移轨迹在当地地平面内随时间变化满足△A一一0．25i2sin(2(￡J。￡)；(1)A9一isin(oJ。￡)．(2)式中：i为卫星轨道倾角；叫。为轨道角速度；出，△∞分

6、别为卫星相对定点位置的经度和纬度偏差¨2

7、。正常情况下，星地链路天线固定指向地面站。随着倾角的不断增大，卫星星下点振荡幅度也逐渐增大，天线指向也会随之偏离地面站，如图1所示。若指向偏差超过天线的半波束角，则无法正常实施第32卷2015年第4期黄霄腾，等：GEO卫星轨道倾角漂移对天线指向的影响分析及调整策略星地测控、数传。圈1墨地链路天线指向Fig．1Antennapointingofsatellite-groundlinks卫星的位置速度矢量分别为r=[工Yz-]；}=[仉口，口。]；轨道根数为(口，P，i，力，∞，，)，分别为L．o1J医黑oi兰。引

8、sin／2]．(5)仰角口，偏航角妒，轨道系至卫星本体系转换矩阵r1oo]RBo=l0COS妒sin妒I×Lo—sin伊cos一㈠习p掣sin；]．(6，一sin。Eo。]．c8，图2天线指向Fig．2Antennapointing设任意时刻t，星地链路天线波束中心指向地rsinE1]面站的理论矢量r1=ICOSE。sinAlI，则不考虑卫Lco。E，。o。A1J星姿态时，指向夹角可表示为(如图3所示)叩≈arcc。s(黼)一arcc。s[sinEosinEl+COSAoCOSAlcos(Ao—A1)]．(9)固3天线指向偏移Fig．3Antennap

9、ointingoffset由此产生的增益损耗L口一一12(,7／01／2)2；(10)01／2