专利名称：卫星中继跟踪功能地面自动测试仪器装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及跟踪与数据中继卫星系统，具体地说，涉及的是一种卫星中继跟踪功能的自动测试仪器装置及其测试方法，应用于卫星中继跟踪功能的地面测试。
背景技术：
在航天通信系统中，跟踪 与数据中继卫星系统是为中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道精确测控服务的系统。中继卫星系统作为增强空间信息传输能力、提高获取信息的时效性、快速反应能力的重要手段，在世界各航天大国中都得到了大力发展。目前，国内卫星中继跟踪技术的应用还是处于起步和发展的阶段，卫星中继跟踪子系统的地面测试存在着诸多问题亟需解决，例如，地面测试过程中卫星中继天线不宜装星作转动测试，且由于受到重力作用，天线转动测试的环境与空间环境差异性很大；卫星中继天线接收信标并产生信标和、差信号是通过在波导中激励起高次模来获得的，其受真空环境与地面测试环境的影响也是不同的。本发明就是为了解决上述问题的一种测试技术。目前没有发现类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了解决卫星中继天线不宜装星作地面中继跟踪测试，本发明提供了一种卫星中继跟踪地面自动测试的仪器装置及其测试方法。在测试过程中，利用信号源、程控衰减器、程控移相器来模拟产生中继天线输出的信标和差信号，利用天线模拟器接收待测卫星的驱动信号来模拟中继天线的转动，从而实现了对卫星中继跟踪子系统的地面功能验证。在测试过程中，实现了软件自动化控制，实时接收卫星遥测数据并相应地调节程控衰减器、程控移相器的参数，真实地模拟卫星在轨中继跟踪过程。为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是本发明提供一种卫星中继跟踪功能地面自动测试仪器装置，该测试装置包括LAN总线通信设备，用于遥测数据、仪器控制数据、仪器状态数据的传输；控制计算机，用于对整个测试系统进行控制，同卫星测试服务器连接，接收测试服务器的遥测参数，通过LAN总线控制相关测试仪器和设备，完成相应信标和差信号的产生，实现卫星中继跟踪功能测试的自动化运行；信号源，通过射频电缆连接同功分器连接，使输出的单路单载波信号功分为频率相同、功率相同、相位差固定的两路单载波信号，作为测试设备的发射信源，通过LAN总线同控制计算机连接，由控制计算机控制其输出的参数及输出使能； 两个程控衰减器，两个程控移相器，通过射频电缆相互连接，调整功分器输出的两路信号的功率和相位，产生具有指定幅度、相位关系的信标和差信号并输入至待测卫星；天线模拟器，同待测卫星连接，接收待测卫星的天线驱动信号，完成相应姿态角度的模拟旋转，并把旋转参数、姿态参数返回至待测卫星；卫星遥测接收解调设备，同被测卫星连接，对卫星遥测信号进行数据解调，通过LAN网络输出卫星遥测参数至卫星测试服务器；卫星测试服务器，通过LAN总线同控制计算机、卫星遥测接收解调设备连接，用于卫星遥测参数的处理和分发。本发明目的的另一方面，为解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种卫星中继跟踪功能测试的测试方法，包括如下步骤步骤1，控制计算机进行设备初始化，校准信标和、差信号产生通道；步骤2，根据卫星中继跟踪测试文件中规定的中继天线姿态信息，设置测试仪器的状态、参数，输出信标和、差信号至待测卫星；
步骤3，天线模拟器接收待测卫星的天线驱动信号，完成相应的姿态旋转动作；步骤4，接收卫星遥测数据；待测卫星发出下行遥测信号，经过遥测接收解调设备解调后送入卫星测试服务器，测试服务器完成卫星遥测数据处理并通过LAN网络发送到控制计算机；步骤5，控制计算机实时接收卫星遥测数据，获取中继天线的状态参数，实时调整第一、第二程控衰减器，第一、第二程控移相器，输出对应于中继天线姿态的信标和差信号至待测卫星；步骤6，循环步骤:T步骤5，直至接收的遥测参数显示中继卫星已经指向中继星，完成中继跟S示测试。本发明卫星中继跟踪地面自动测试装置及其测试方法克服了卫星中继跟踪测试过程中中继天线不宜装星，且受地面重力非真空测试环境影响较大的难点。本发明实现了卫星中继跟踪功能的软件自动测试。本发明所公开的措施方法对各种型号卫星中继跟踪地面测试具有一定的通用性，可应用于所有具有中继跟踪功能的卫星地面自动化测试。
图I为本发明卫星中继跟踪功能自动测试装置的结构框图；图2为本发明卫星中继跟踪功能自动测试装置的测试方法流程图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。为解决卫星中继跟踪测试过程中中继天线不宜装星，且受地面重力非真空测试环境影响较大的问题，本发明采用信号源、程控衰减器、程控移相器来模拟产生中继天线输出的信标和、差信号，利用天线模拟器接收待测卫星的驱动信号来模拟中继天线的转动，从而实现了对卫星中继跟踪子系统的地面功能验证。本实施例中继跟踪功能测试过程全部由控制计算机软件控制来实现，实时接收卫星遥测中天线的姿态参数，产生具有相应幅度、相位关系的中继信标和差信号，直至中继天线指向目标完成中继跟踪的测试。该技术方案由控制计算机、LAN控制总线、信号源、功分器、程控衰减器、程控移相器、天线模拟器、卫星遥测接收解调设备、卫星测试服务器等组成。图I为本发明第一方面，一种卫星中继跟踪地面测试装置的一个实施例，该装置包括用于测试设备连接的LAN控制总线，用于产生中继信标和差信号的仪器设备，用于模拟卫星驱动中继天线及卫星遥测参数接收处理的仪器设备，用于承载中继跟踪自动测试的控制计算机；其中控制计算机(101 )，控制整个测试系统，同卫星测试服务器(109)连接，接收测试服务器(109)的实时遥测参数，通过LAN总线控制相关测试仪器和设备完成中继跟踪的自动测试；信号源(102)，同控制计算机(101)连接，通过LAN总线接受控制计算机(101)的 参数设置和输出指示；同功分器(103)连接，通过射频电缆连接，使输出的单路单载波信号功分为频率相同、功率相同、相位差固定的两路单载波信号；程控衰减器A (104)、程控移相器A (105)，通过射频电缆相互连接，调整功分器输出信号其中一路的功率和相位，产生信标和信号输入至待测卫星；程控衰减器B (106)、程控移相器B (107)，通过射频电缆相互连接，调整功分器输出信号另外一路的功率和相位，产生信标差信号输入至待测卫星；程控衰减器A (104)、程控移相器A (105)、程控衰减器B (106)、程控移相器B(107)是调节信标和信号、信标差信号之间幅度相位关系的关键所在，由控制计算机(101)软件自动控制调节；天线模拟器(108 )，同待测卫星(111)连接，接收待测卫星(111)的天线驱动信号，完成相应姿态角度的模拟旋转，并把旋转参数、姿态参数返还给待测卫星(111);卫星遥测接收解调设备(110)，同被测卫星(111)连接，对卫星遥测信号进行数据解调；通过LAN网络输出卫星遥测参数至卫星测试服务器(109)；卫星测试服务器(109)，同控制计算机(101)、卫星遥测接收解调设备(110)连接，用于卫星遥测参数的处理和分发。图2为流程图，表示本发明的另一方面，卫星中继跟踪地面测试装置的测试方法。该测试方法包括如下步骤步骤201，卫星测试前准备，包括地面测试设备自检，星上状态确认等；步骤202，控制计算机(101)控制地面测试仪器进行设备初始化，对测试通道进行标校；步骤203，控制计算机(101)程控设置仪器的参数和状态。步骤204，接收卫星遥测数据；待测卫星(111)发送下行遥测信号，经过卫星遥测接收解调设备(110)解调后送入卫星测试服务器(109)，测试服务器完成卫星遥测数据处理后通过LAN网络发送至控制计算机(101)；步骤205，控制计算机实时接收卫星遥测数据并获得中继天线的姿态信息，据此调整信号源、程控衰减器、程控移相器等测试仪器，输出具有相应幅度、相位关系的信标和差信号至待测卫星；步骤206，根据卫星遥测或者天线模拟器，判断中继天线是否已指向目标；如果未指向目标，重复步骤204，步骤205和步骤206 ；步骤207，中继天线指向目标，测试完成。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种卫星中继跟踪功能地面自动测试仪器装置，其特征在于，该装置包括 控制计算机(101 )，控制整个测试系统，同卫星测试服务器(109)连接，接收测试服务器(109)的实时遥测参数，通过LAN总线控制相关测试仪器和设备完成中继跟踪的自动测试； 信号源(102)，同控制计算机(101)连接，通过LAN总线接受控制计算机(101)的参数设置和输出指示；同功分器(103)连接，通过射频电缆连接，使输出的单路单载波信号功分为频率相同、功率相同、相位差固定的两路单载波信号； 第一程控衰减器(104)、第一程控移相器(105)，通过射频电缆相互连接，调整功分器输出信号其中一路的功率和相位，产生信标和信号输入至待测卫星； 第二程控衰减器(106)、第二程控移相器(107),通过射频电缆相互连接，调整功分器输出信号另外一路的功率和相位，产生信标差信号输入至待测卫星；第一程控衰减器(104)、第一程控移相器(105)、第二程控衰减器(106)、第二程控移相器(107)是调节信标和信号、信标差信号之间幅度相位关系的关键所在，由控制计算机(101)软件自动控制调节； 天线模拟器(108 )，同待测卫星(111)连接，接收待测卫星(111)的天线驱动信号，完成相应姿态角度的模拟旋转，并把旋转参数、姿态参数返还给待测卫星(111); 卫星遥测接收解调设备(110)，同被测卫星(111)连接，对卫星遥测信号进行数据解调；通过LAN网络输出卫星遥测参数至卫星测试服务器(109)； 卫星测试服务器(109)，同控制计算机(101)、卫星遥测接收解调设备(110)连接，用于卫星遥测参数的处理和分发。
2.一种采用权利要求I所述装置的卫星中继跟踪功能自动测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤1，控制计算机进行设备初始化，校准信标和、差信号产生通道； 步骤2，根据卫星中继跟踪测试文件中规定的中继天线姿态信息，设置测试仪器的状态、参数，输出信标和、差信号至待测卫星； 步骤3，天线模拟器接收待测卫星的天线驱动信号，完成相应的姿态旋转动作； 步骤4，接收卫星遥测数据；待测卫星发出下行遥测信号，经过遥测接收解调设备解调后送入卫星测试服务器，测试服务器完成卫星遥测数据处理并通过LAN网络发送到控制计算机； 步骤5，控制计算机实时接收卫星遥测数据，获取中继天线的状态参数，实时调整第一、第二程控衰减器，第一、第二程控移相器，输出对应于中继天线姿态的信标和差信号至待测卫星； 步骤6，循环步骤:T步骤5，直至接收的遥测参数显示中继卫星已经指向中继星，完成中继跟踪测试。
全文摘要
本发明公开一种卫星中继跟踪功能地面自动测试仪器装置及其测试方法，包括信号源产生一路指定频率、功率的单载波信号，经功分器功分后产生两路频率相同相位差固定的信号，并分别经过程控衰减器和程控移相器后送至待测卫星；待测卫星根据输入的两路信标和差信号驱动天线模拟器旋转，并把卫星状态参数实时下传；下行遥测数据经遥测接收解调后送入卫星测试服务器完成卫星遥测数据处理，并通过LAN网络发送至控制计算机；控制计算机实时接收卫星遥测数据，根据遥测中天线模拟器的姿态，设置程控衰减器和程控移相器的参数，实时输出对应的信标和差信号；循环上面的测试步骤，直至天线模拟器指示已对准中继星，完成中继跟踪过程。
文档编号H04B7/185GK102724005SQ201210199730
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者唐琪佳, 张新, 李勤毅, 陆一波 申请人:上海卫星工程研究所