极轨卫星跟踪天线安装制造误差补偿方法
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结果。
田 ３ 天 线两转 轴 圈
Ｆ ｇ３ Ａｎ ｅ ｎ ｗｏ ａ ｅ ｉ． ｔｎ ａ ｓ ｔ ｘ ｓ
Ｘ
所 示 。 轨 道 计 算 输 出 结 果 是 天 线 的 方
位角 Ａ 和 俯 仰 角
南
Ｅ ，如 图 ２所示 。为
控制 天线 ，需要将 其 转化 为天线 上下 两轴
天顶 。但实际生产 制造及 安装使用过程总是存在误差，
主要 包 括 Ｘ 轴并 没 有 指 向正北 及 Ｘ、Ｙ轴 转 角偏 移 的 安
及其 补偿 方 法 。
装误差和 Ｘ 、Ｙ轴不正交产生的制造误差 ，如图 ３ 所示。
现 以某 一 指定 过 境卫 星 的理 论 轨道 为依 据 ，讨 论 分 析 这
Ｖｏ． Ｎｏ２ １１ ９， ． Ｍａｒ．０ ６ ．２ ０
极轨卫星跟踪天线安装制造误差补偿方法
李 碧 玲 ，史 小 路 ，杨 家 春 ，张 明亮
（ 京 科 技 大 学 机 械 工 程学 院 ，北 京 １０ ８ ） 北 ００ ３
摘
要 ：为提 高卫 星天线跟 踪 的精度 ，应尽 量 减 小天 线安 装夏 制 造 中的各 种 误 差。本 文 分析 了天线 安装 及 制造过 程 中的 三种基 本误 差对 天线跟 踪 卫 星的 影响 ，并提供 了相 应 的 补偿 方 法。 实 际计 算结 果表
收稿 日期 ：２ ０ － ２ ２ ０６ ０－ ０
（ ）Ｘ、Ｙ轴 基 准 位 置偏 移 。 如 图 ３所 示 ，在 理 想 ２
情 况 下 ，天 线 Ｘ、Ｙ转 轴 的初 始 位 置 应该 分别 在 Ｏ Ａ、
Ｏ Ｂ上 ，天线 指 向 天顶 。同 样 因 为 安装 误差 的存 在 ，使 得 Ｘ、Ｙ 的实 际指 向按 顺 时针 或逆 时针 方 向偏 离 了一 定 的角 度 Ｂ、． ｙ 。仍 以某 一 指 定 过 境 卫 星 的理 论 轨 道 为 基
准 ，分 析讨 论 Ｂ 对 跟 踪精 度 的影 响 。 图 ７实 线 代 表 、
Ｂ、． Ｏ时 得 到 的 标 准 轨 道 ；虚 线 表示 Ｂ、． ５ 时 ｙ为 ｙ为 。
作 者 简 介 ：李 碧 玲 ，女 ，福 建 霞 浦人 ，硕 士 研 究 生 。研 究
方 向 ：极 轨 卫 星 天 线控 制 系统研 究 。
Ｙ型 、极轴 型等 多种型 式 【 ” 。本 文 主要研 究 Ｘ Ｙ型 抛物 － 面极 轨卫 星跟 踪天线 安 装 、制 造误 差 对轨 道 跟踪 的影 响
ｌ 装 制 误 对 线 踪 度 影 安和造差天跟精的响 ２
理想 情况下 。天 线 的 Ｘ转 轴 Ｙ转轴 互 相垂 直 ，基准 位 置 是 上 轴 Ｘ 指 向 正北 ，且 Ｏ ＼ Ｂ （ ＼ Ａ Ｏ ｘ Ｙ转 角 Ｏ ）指 向 。
圈 ５ 方位偏 差 ５时俯仰 方 位角变 化 圈 。
圈 ６ 方位偏 差 ５时转 角偏 差 圈 。
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第１ ９卷第 ２期
２ｏ ０ ６年 ３月
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ ｅｅ ｔ ｃ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｍａ ｈ ｎ ｒ ｏ ｌｃｒ ａ ｒｄ ｃ ｓ ｉ
机 电产 品 开簋 与 新
圈 ２ 天线 与卫 星的位 置 关 系围
Ｆｉ ． ， ｆ ｎ ｏ ｎ ｅ ｎ ｎ ｇ２ Ｌｏ ｌ ｆ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｄ ￣ ｏ
的 转 角 Ｘ、 Ｙ 式 。
（ ）为 、 Ｅ 与 Ｘ １ ｒ 、
ｓｔｌｔ ａｅｉ ｌｅ
Ｙ转换关 系矩 阵 嘲 ：
－ ｉ０ｓｌ ０ｓｓｉ＝。（ ｃｃＣ０ ｉｃ 。Ｏｉ ＩＡ１ ｓｎ ８ ｃ ｏ ｎｘ ｚ， ｉ 。 ｎｌ ｎｓ ｘＩｓＩ ｙｙ ＸｌＥ Ｉｒ ） １ｌ ｌ ｍ ０Ｉ － ｌ 兰ｌｓ ０ ｃＩｎ ｓｓ Ｉ ｎ。 ０ ； Ｏ １ ｉ ｏ
１ 轨 道 控 制 计 算 模 型
三种 情况 对跟 踪精度 的影响 。 轨 道 控 制 计 算
模 型 主 要 包 括 以 下
四个 环 节 ，如 图 １
网＝ 》
阿 ＿ 、 网
（ ）方位指向偏离基准对跟踪精度的影响。以指定 １
卫 星 进入 跟踪 区间 的时 刻 为时 间原 点 ，该 轨 卫 星 的理 论
明 可以获得 较好 的效 果 。
关键 词 ：跟踪精 度 ；安装误 差 ；制 造误 差 ；补偿 中图分 类号 ：Ｔ ３ ９ Ｐ ３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ — ６ ３ （０ ６ ２ ０ ４ ０ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ — １ — ３
０引 言
在各 种 天线 座 中 ，应用 最广 的是 两轴 天线 座 。两 轴 天线座按 座 架 的结 构形 式 又可 以分 为俯 仰一 方位 型 、Ｘ —
Ｘ 、Ｙ实际指 向。通过 公式 （ ） （ ）逆运算得 出的俯 ２ 、３
１ ４
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・
开发与创新・
．
．
理论方位
角
一
。
一
一 一
： …’ ： ： 型
¨ ｌ ＿
一 — １ ～
时 问Ｔ （ 分钟 ）
圈 ４ 方 位偏差 ５ 时 Ｘ Ｙ轴 转角 变化 圈 。
田 １ 控制 模型
Ｆ ｇ１ Ｃｏ ｔｏ ｄ ｌ ｉ． ｎ ｒ ｌｍｏ ｅ
跟踪 轨 道如 图 ４所示 。如果 存 在安 装 误 差角 ｏ时 ，实 际 【
方位 指 向如 图 ５中虚 线所 示 。由此 产 生 的 Ｘ、Ｙ轴 的转 角偏差如图 ４ 、图 ６所 示 。 由图 ４的结 果可 以看 出方 位 安装 误 差 角 （ 。 ５ ）几 乎 对 Ｙ轴 不 造 成影 响 。而 对 Ｘ轴 的影 响 较大 ，随 着 时 间 的推 移 Ｘ轴 转 角偏 差 由 大 变 小 ，在 卫 星 经 过 天 线 天 顶 时达 到最 小 ，随 之 又 由小 变 大 。 图 ６显 示 的是 Ｘ、Ｙ 轴 的 转 角 偏 差 以及 总偏 差 的 计 算
田 ３ 天 线两转 轴 圈
Ｆ ｇ３ Ａｎ ｅ ｎ ｗｏ ａ ｅ ｉ． ｔｎ ａ ｓ ｔ ｘ ｓ
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所 示 。 轨 道 计 算 输 出 结 果 是 天 线 的 方
位角 Ａ 和 俯 仰 角
南
Ｅ ，如 图 ２所示 。为
控制 天线 ，需要将 其 转化 为天线 上下 两轴
天顶 。但实际生产 制造及 安装使用过程总是存在误差，
主要 包 括 Ｘ 轴并 没 有 指 向正北 及 Ｘ、Ｙ轴 转 角偏 移 的 安
及其 补偿 方 法 。
装误差和 Ｘ 、Ｙ轴不正交产生的制造误差 ，如图 ３ 所示。
现 以某 一 指定 过 境卫 星 的理 论 轨道 为依 据 ，讨 论 分 析 这
Ｖｏ． Ｎｏ２ １１ ９， ． Ｍａｒ．０ ６ ．２ ０
极轨卫星跟踪天线安装制造误差补偿方法
李 碧 玲 ，史 小 路 ，杨 家 春 ，张 明亮
（ 京 科 技 大 学 机 械 工 程学 院 ，北 京 １０ ８ ） 北 ００ ３
摘
要 ：为提 高卫 星天线跟 踪 的精度 ，应尽 量 减 小天 线安 装夏 制 造 中的各 种 误 差。本 文 分析 了天线 安装 及 制造过 程 中的 三种基 本误 差对 天线跟 踪 卫 星的 影响 ，并提供 了相 应 的 补偿 方 法。 实 际计 算结 果表
收稿 日期 ：２ ０ － ２ ２ ０６ ０－ ０
（ ）Ｘ、Ｙ轴 基 准 位 置偏 移 。 如 图 ３所 示 ，在 理 想 ２
情 况 下 ，天 线 Ｘ、Ｙ转 轴 的初 始 位 置 应该 分别 在 Ｏ Ａ、
Ｏ Ｂ上 ，天线 指 向 天顶 。同 样 因 为 安装 误差 的存 在 ，使 得 Ｘ、Ｙ 的实 际指 向按 顺 时针 或逆 时针 方 向偏 离 了一 定 的角 度 Ｂ、． ｙ 。仍 以某 一 指 定 过 境 卫 星 的理 论 轨 道 为 基
准 ，分 析讨 论 Ｂ 对 跟 踪精 度 的影 响 。 图 ７实 线 代 表 、
Ｂ、． Ｏ时 得 到 的 标 准 轨 道 ；虚 线 表示 Ｂ、． ５ 时 ｙ为 ｙ为 。
作 者 简 介 ：李 碧 玲 ，女 ，福 建 霞 浦人 ，硕 士 研 究 生 。研 究
方 向 ：极 轨 卫 星 天 线控 制 系统研 究 。
Ｙ型 、极轴 型等 多种型 式 【 ” 。本 文 主要研 究 Ｘ Ｙ型 抛物 － 面极 轨卫 星跟 踪天线 安 装 、制 造误 差 对轨 道 跟踪 的影 响
ｌ 装 制 误 对 线 踪 度 影 安和造差天跟精的响 ２
理想 情况下 。天 线 的 Ｘ转 轴 Ｙ转轴 互 相垂 直 ，基准 位 置 是 上 轴 Ｘ 指 向 正北 ，且 Ｏ ＼ Ｂ （ ＼ Ａ Ｏ ｘ Ｙ转 角 Ｏ ）指 向 。
圈 ５ 方位偏 差 ５时俯仰 方 位角变 化 圈 。
圈 ６ 方位偏 差 ５时转 角偏 差 圈 。
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第１ ９卷第 ２期
２ｏ ０ ６年 ３月
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ ｅｅ ｔ ｃ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｍａ ｈ ｎ ｒ ｏ ｌｃｒ ａ ｒｄ ｃ ｓ ｉ
机 电产 品 开簋 与 新
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Ｆｉ ． ， ｆ ｎ ｏ ｎ ｅ ｎ ｎ ｇ２ Ｌｏ ｌ ｆ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｄ ￣ ｏ
的 转 角 Ｘ、 Ｙ 式 。
（ ）为 、 Ｅ 与 Ｘ １ ｒ 、
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三种 情况 对跟 踪精度 的影响 。 轨 道 控 制 计 算
模 型 主 要 包 括 以 下
四个 环 节 ，如 图 １
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阿 ＿ 、 网
（ ）方位指向偏离基准对跟踪精度的影响。以指定 １
卫 星 进入 跟踪 区间 的时 刻 为时 间原 点 ，该 轨 卫 星 的理 论
明 可以获得 较好 的效 果 。
关键 词 ：跟踪精 度 ；安装误 差 ；制 造误 差 ；补偿 中图分 类号 ：Ｔ ３ ９ Ｐ ３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ — ６ ３ （０ ６ ２ ０ ４ ０ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ — １ — ３
０引 言
在各 种 天线 座 中 ，应用 最广 的是 两轴 天线 座 。两 轴 天线座按 座 架 的结 构形 式 又可 以分 为俯 仰一 方位 型 、Ｘ —
Ｘ 、Ｙ实际指 向。通过 公式 （ ） （ ）逆运算得 出的俯 ２ 、３
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理论方位
角
一
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时 问Ｔ （ 分钟 ）
圈 ４ 方 位偏差 ５ 时 Ｘ Ｙ轴 转角 变化 圈 。
田 １ 控制 模型
Ｆ ｇ１ Ｃｏ ｔｏ ｄ ｌ ｉ． ｎ ｒ ｌｍｏ ｅ
跟踪 轨 道如 图 ４所示 。如果 存 在安 装 误 差角 ｏ时 ，实 际 【
方位 指 向如 图 ５中虚 线所 示 。由此 产 生 的 Ｘ、Ｙ轴 的转 角偏差如图 ４ 、图 ６所 示 。 由图 ４的结 果可 以看 出方 位 安装 误 差 角 （ 。 ５ ）几 乎 对 Ｙ轴 不 造 成影 响 。而 对 Ｘ轴 的影 响 较大 ，随 着 时 间 的推 移 Ｘ轴 转 角偏 差 由 大 变 小 ，在 卫 星 经 过 天 线 天 顶 时达 到最 小 ，随 之 又 由小 变 大 。 图 ６显 示 的是 Ｘ、Ｙ 轴 的 转 角 偏 差 以及 总偏 差 的 计 算