低轨卫星地面站天线的跟踪装置及其应用方法与流程

本发明涉及一种在卫星通信情况下使用的低轨卫星地面站天线的跟踪及其应用方法。

背景技术：

基于低轨卫星的移动通信系统具有通信时延短，传播损耗小，传输质量可靠等特点，可以通过多颗卫星组网形成全球覆盖，系统容量与地面固定通信网络可处于相同的数量级，可以很方便地通过增加卫星数量得到提升。

随着我国现代移动通信技术的高速发展和小卫星技术的成熟及成本的降低，低轨道卫星移动通信系统已成为我国卫星通信发展的重点方向。而研制低成本、高速率、小型化、全自动、国产自主的低轨卫星通信终端具有广阔的市场前景。

而又由于低轨卫星的高速运动，地面站天线需要跟随卫星的运动做连续跟踪动作，接收载波信号频率也需要跟从卫星的波束切换进行改变，地面站天线的跟踪任务还要不断地从一颗星切换至下一颗卫星。地面站天线需要保持较高的对准精度时刻自动跟踪和对准所使用的卫星，并保证在有效时间内通信的连续性。所以低轨卫星跟踪对地面站天线的跟踪精度和动态特性要求都比高轨卫星要高的多。

低轨卫星在距地面200～2000km高度的特定轨道上绕地球高速运行，地面站天线需要随动卫星的运动而运动，始终保持相对卫星的指向；由于低轨卫星通信采用了组网(星座)的方式，为了实现对地面上特定区域在时间上的信号连续覆盖，需要多颗按一定规则排列的卫星，协同工作。

基于上述低轨卫星通信系统的特点，地面站天线，首先：需要保持相对卫星的连续、高精度随动跟踪；其次，在进行通信卫星切换时，要求天线能够实现快速的切换到将要对准的目标卫星，以保证通信的连续性。因此，低轨(leo)卫星通信相对高轨(geo)卫星通信，对地面站天线的跟踪精度和动态特性都提出了更高的要求。

故因低轨卫星、高轨卫星相对于地面站天线的工作方式存在不同，故现有技术中的高轨卫星地面站天线的跟踪装置，无法应用于低轨卫星的地面站天线中。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种低轨卫星地面站天线的跟踪装置，其能够通过接入星历预报单元，根据卫星某时刻(或者初始时刻)的位置信息，基于行星运动的开普勒定律，预测出卫星在后续一段时间内的轨道位置信息，进而用于引导地面站天线实现对卫星的捕获、跟踪、对准(atp)，该装置对自动卫星天线产品从高轨向低轨的转型过渡，缩短卫星天线产品转型研制周期具有积极的推动作用。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种低轨卫星地面站天线的跟踪装置，包括：

星历预报单元，其上连接有与低轨卫星通信连接以接收星历的星历接收机；

与星历预报单元通信连接的跟踪控制单元，其上连接有gps和/或北斗定位单元和惯性测量单元；

与跟踪控制单元通信连接的伺服控制单元，其上设置有与地面站天线相配合的天线驱动组件及框架组件；

其中，所述框架组件被配置为包括与天线相配合的底座，所述底座被配置为呈锥筒状的双层空心结构，所述底座的上部、底部分别设置有注沙口、出沙口。

优选的是，其中，还包括：

与跟踪控制单元通信连接的载波跟踪单元，其通信连接有载波或信波接收机；

与伺服控制单元通信连接的位置检测单元。

优选的是，其中，所述星历预报单元、载波跟踪单元、伺服控制单元上分别设置有与跟踪控制单元相配合的第一cpu、第二cpu、第三cpu；

所述跟踪控制单元上设置有mcu及控制器。

优选的是，其中，所述天线驱动组件包括与天线相配合的方位电机、俯仰电机及横滚电机；

所述框架组件还包括与天线相配合的两轴a/e或三轴的a/e/r轴框架机构；

其中，所述方位电机、俯仰电机、横滚电机及测角装置被配置在机构框架轴上；

所述底座被配置为呈倒锥形结构，且所述底座的顶部设置有与底面相配合的安装面，且底面与安装面的边缘之间通过间隔预设距离的多条筋条进而连接。

一种应用跟踪装置的方法，包括：

步骤一，星历预报单元依据初始t0时刻的卫星轨道参数数据，经过计算得出经t时刻后轨道的卫星轨道坐标，经坐标转换解算以得到卫星在地球坐标系中位置参数；

步骤二，跟踪控制单元基于地面站和卫星t时刻的位置参数，以及天线当前的姿态解析信息进行迭代运算，以得出天线相对卫星的实时指向角。

优选的是，其中，在步骤一中，所述卫星轨道参数通过gps定位自身位置，接收广播的卫星信息或手动输入中的方式以得到，并在得到卫星初始时刻的轨道参数数据后，执行相应的轴框架机构初始化归零动作；

所述卫星轨道参数包括：卫星椭圆轨道的半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角、轨道升交点赤经i、近地点角距ω、卫星平近地点角m，这6个参数共同定义了卫星相对地球的位置；其中：a、e、ω、i规定了卫星的运行轨道平面，ω规定了轨道平面内椭圆的方位，而m规定了卫星相对近地点的位置

其中，实时平近地点角mt的计算公式如下所示：

上式中，μ＝3.986005×10¹⁴m³/s²为地球引力常数，fix表示取整运算，mt取值范围为[0°,360°)。

优选的是，其中，在步骤二中，所述跟踪控制单元是基于星历预报单元将实时时刻卫星和地面站的经纬度参数，分别转换成地球坐标系中的笛卡尔坐标表示，再通过以下的计算过程步骤a～d，以计算出天线的实时指向角，用于地面站寻跟星的引导；

a、分别把地面站与卫星的大地坐标转换成到地心地固坐标系坐标[xs,ys,zs]和[xu,yu,zu]表示：

其中，n为卯酉圈曲率半径，a为椭球的长半轴；b为椭球的短半轴，λ、h卫星的经纬高；

b、用户站指向卫星的矢量s在ecef坐标系中表示为：

s＝[xs-xu,ys-yu,zs-zu]

c、计算用户站指向卫星的矢量s在地理坐标系中矢量l＝[x,y,z]；

d、可计算出用户站直线卫星的天线指向角：

方位角ψ＝arctan2(z，x)

俯仰角θ＝arcsin(y/n)。

优选的是，其中，在步骤二中，载波跟踪单元的载波跟踪被配置为采用圆锥扫描和实时信标值反馈修正技术，给系统提供高速稳定的反馈参数；

载波跟踪单元的载波或信波接收机对卫星的载波信号进行实时接收和跟踪，采用了fpga用信道化fft接收技术和频率跟踪技术，对载波信号进行扫描和跟踪，并将载波幅度进行采集进而输出对应的信标电压值agc；

跟踪控制单元根据接收到的agc信号检测卫星偏移主波束的角度，并与惯性测量单元中测角编码器的实时反馈修正形成高稳定的闭环控制回路，为克服信号传输过程多普勒频移效应的影响，跟踪控制单元根据卫星轨迹、卫星主站、地面站位置及相对运动关系，预算出天线与卫星多普勒频移值，作为对载波跟踪接收机的频率补偿，使天线波束始终精确对准和跟踪卫星。

优选的是，其中，实时信标值反馈修正技术的算法流程包括：

s1，载波跟踪单元的cpu对于从载波或信波接收机处接收到的当前信标电压值v1，与在前的信标电压值v0进行第一次比较，若其差值大于或等于预定值，则修正结束，否则执行s2～s4；

s2，将v1的值赋予给v0；

s3，实时采集信标电压值v2；

s4，将v2的值与v0的值进行第二次比较，若其差值大于或等于0，则进行s3，否则进行s5～s7；

s5，将v0的方位位置减0.4o输出；

s6，实时采集信标电压值v3；

s7，将v3的值与v0的值进行第三次比较，若其差值大于或等于0，则将v3的值赋予给v0，并执行s5～s7，否则执行s8；

s8，将v3的方位位置加0.2o输出，修正结束。

优选的是，其中，还包括：

步骤三，跟踪控制单元依据计算得出目标指向，通过伺服控制单元控制自身完成天线的指向跟踪；

步骤四，跟踪装置锁定卫星后开始建链，发起接入请求，并将自身身份信息和位置信息发送给卫星主站；

步骤五，主站收到接入请求后，计算用户未来一段时间的联通序列，分配ip地址和信道资源，并将跟踪装置和卫星连通序列发给跟踪装置；

步骤六，跟踪装置建链成功，并根据连通序列提前计算未来天线指向，进入连续通信状态；

步骤七，卫星主站端应用软件产生业务数据，通过wifi或lan协议发送给终端用户，终端用户完成信号与信息的接收和处理，实施业务通信。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明提出了一种低轨卫星地面站天线的跟踪装置，该装置的跟踪控制单元通过接入星历预报单元能够根据卫星某时刻(或者初始时刻)的位置信息，基于行星运动的开普勒定律，预测出卫星在后续一段时间内的轨道位置信息，进而用于引导地面站天线实现对卫星的捕获、跟踪、对准(atp)，该装置对自动卫星天线产品从高轨向低轨的转型过渡，缩短卫星天线产品转型研制周期具有积极的推动作用。

其二，本发明的跟踪装置采用高速运算处理器和高速检测模块一体化设计，为地面站和卫星之间建立起稳定的通信链路通道，可实现地面站通过低轨卫星接入互联网，实现视频会议、语音电话、传真、文件传输等高带宽数据传输需求。

其三，本发明还提供一种应用该装置的方法，通过低轨卫星地面站天线自动跟踪的软件系统，是基于低轨卫星的无线移动通信系统建设中的关键的地面设施组成部分，其高效、稳定的天线寻星、跟星、对星(atp)设计，可以为地面站与卫星之间建立起可靠持续的通信链路通道，具有寻星快速、对星稳定，信道信号传输稳定，可推广应用到车载、船载、机载等平台的低轨卫星通信系统，具有广泛的工程应用推广价值。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中低轨卫星地面站天线的跟踪装置的组成示意图；

图2为本发明的另一个实施例中底座的结构示意图；

图3为本发明的另一个实施例中载波修正的算法示意图；

图4为本发明的另一个实施例中跟踪程序的算法示意图；

图5为本发明的另一个实施例中信标跟踪原理框图；

图6为本发明的另一个实施例中控制原理框图；

图7为本发明的另一个实施例中星历预报原理过程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1-2示出了根据本发明的一种低轨卫星地面站天线的跟踪装置的实现形式，其中包括：

星历预报单元1，其上连接有与低轨卫星通信连接以接收星历的星历接收机2，其用于接收卫星发送的星历资料，具体地由星历预报单元星历预报模块和cpu组成，接收外部定期注入的卫星星历数据，结合卫星相关参数和运行规律，通过特定的预测算法，可以预测出卫星在后续一段时间内的轨道位置信息，用于跟踪控制单元解算卫星相对地面站的实时坐标参数，这一部分正式本发明装置的核心部分；

与星历预报单元通信连接的跟踪控制单元3，主要由mcu控制处理器及跟踪控制软件组成，mcu可以根据输入的星历预报数据、卫星信标信息、天线gps/bd定位信息、惯性单元检测的姿态信息等，解算出天线相对卫星的指向角，用于引导天线寻、跟星，其上连接有gps和/或北斗定位单元4和惯性测量单元5，其用于通过gps和/或北斗定位单元对卫星进行实时对天线自身的定位，其通过惯性测量单元对天线运转过程中的惯性进行获取；

与跟踪控制单元通信连接的伺服控制单元6，由控制cpu、驱动器、电机、天线框架机构、位置检测单元等组成，cpu根据跟踪控制单元输出的指向角信息，驱动天线机构转动，实现天线指向的实时控制，其上设置有与地面站天线7相配合的天线驱动组件8及框架组件(未示出)，采用两轴a/e(方位+俯仰)或三轴的a/e/r(方位+俯仰+横滚)轴框架机构组成，电机、测角装置等安装在机构轴上，天线馈源等射频组件作为天线机构的负载；

伺服控制单元依据跟踪控制单元发出的信号，天线驱动组件作相应对准，使得天线能实时对准；

其中，所述框架组件被配置为包括与天线相配合的底座9，其用于对天线进行支撑，并提供安装位，所述底座被配置为呈锥筒状的双层空心结构，其用于对天线的安装位进行控制，以使其结构、体积及质量可控，所述底座的上部、底部分别设置有注沙口10、出沙口11，其通过注沙口、出沙口的结构设置，使得其在保证安装、运输过程中的质量而外，还能通过适量的注入散沙，以使其质量增大，安装后的稳定性更好。采用这种方案的装置主要包括跟踪控制单元、星历预报单元、载波跟踪单元、天线伺服控制单元、惯导单元等组成，其通过在装置上加入星历预报单元，以适应低轨卫星的对星要求，通过对底座的结构设计，使得其具有结构简单，安装方便，便于运输，体积质量可控的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，还包括：

与跟踪控制单元通信连接的载波跟踪单元12，其通信连接有载波或信波接收机13(即信标或信标接收机)，其通过由信标或信标接收机接收卫星信标信号或信标信号，形成空间闭环，以完成高精度跟踪；

与伺服控制单元通信连接的位置检测单元14。采用这种方案的装置通过载波跟踪单元与位置检测单元的配合，对天线的运动角度、位置进行精确定位，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好，稳定性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，所述星历预报单元、载波跟踪单元、伺服控制单元上分别设置有与跟踪控制单元相配合的第一cpu15、第二cpu16、第三cpu17；

具体的跟踪控制单元主要有mcu控制处理器及跟踪控制软件组成，主控单元根据当前的卫星轨道信息、载波信息、天线定位信息、姿态信息等，控制天线对卫星进行精准跟踪；

具体的伺服控制单元由控制cpu、驱动器、位置检测单元和角度编码器组成，根据跟踪控制单元的控制信息，驱动天线平台，完成位置及速度的控制；

具体的载波跟踪由信标接收机和载波跟踪cpu组成，通过跟踪卫星信号完成高精度跟踪；

具体的星历预报单元由星历预报模块和cpu组成，根据天线姿态信息解算出天线在地理坐标系中的姿态数据，通过坐标转换，解算得到天线坐标系中天线轴对准目标低轨卫星的方位、俯仰、横滚的角度数据；

所述跟踪控制单元上设置有mcu18及控制器(未示出)。采用这种方案装置对星历预报、载波跟踪、伺服控制均采用独立运算的单片机，有效的减轻了主控cpu的运算压力，具体来说，本装置采用高速运算处理器和高速检测模块一体化设计，能够根据卫星某时刻(或者初始时刻)的位置信息，基于行星运动的开普勒定律，预测出卫星在后续一段时间内的轨道位置信息，进而用于引导地面站天线实现对卫星的捕获、跟踪、对准(atp)，为地面站和卫星之间建立起稳定的通信链路通道，可实现地面站通过低轨卫星接入互联网，实现视频会议、语音电话、传真、文件传输等高带宽数据传输需求，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好，可靠性高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1-2所示，在另一种实例中，所述天线驱动组件包括与天线相配合的方位电机19、俯仰电机20及横滚电机21，其用于天线进三轴方位转换，以使其角度能与低轨卫星相配合；

所述框架组件还包括与天线相配合的两轴a/e或三轴的a/e/r轴框架机构(未示出)，采用两轴a/e(方位+俯仰)或三轴的a/e/r(方位+俯仰+横滚)轴框架机构组成，电机、测角装置等安装在机构轴上，天线馈源等射频组件作为天线机构的负载；

其中，所述方位电机、俯仰电机、横滚电机及测角装置被配置在机构框架轴上；

所述底座被配置为呈倒锥形结构，以使得底部安装位的面积可控，且所述底座的顶部设置有与底面相配合的安装面22，其用于与天线的轴框架机构相配合，实现天线电机等的安装，且底面与安装面的边缘之间通过间隔预设距离的多条筋条23进而连接，其用于保证二者之间的结构稳定性，进而使得其能适应不同场合的安装及稳定性需要。采用这种方案具有可实施效果好，可适应性好，可操作性强，稳定性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图2所示，在另一种实例中，所述底座被配置为矩形结构，且其各边缘分别枢接有相配合的固定部24，其用于在不使用或运输时能使其底部面积显著缩小，同时可适应安装位置较小的安装场景，只需要在安装面与固定部安装孔相配合的位置上设置相配合的安装用通孔；

其中，所述固定部上设置有至少一个安装孔(未示出)，所述安装孔上设置与其相配合的定位销条或螺钉(未示出)，其作用在于将底座与安装位进行快速，可拆卸的固定；

所述固定部在与安装位相配合的位置上设置有柔性垫层25，其用于天线转动和外力作用下的震动进行去除，以使其能适应不同的工作环境，较为优异的是垫层内设置成中空状，上下侧壁之间通过柔性连接柱或相配合的突起进行连接，以对其震动进行有效去除，还具有偏移震动的控制余量，进而保证天线具有相对稳定的工况。采用这种方案具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

一种应用跟踪装置的方法，包括：

步骤一，星历预报单元依据初始t0时刻的卫星轨道参数数据，经过计算得出经t时刻后轨道的卫星轨道坐标，经坐标转换解算以得到卫星在地球坐标系中位置参数，低轨卫星与高轨卫星不同，其每个时刻的经度、纬度、速度、偏心率等众多参数均为一个变量，我们不能直接采用变量进行跟踪解算，而需要把卫星轨道参数转换成地面wgs-84坐标系参数，星历模块结合天线的位置时间等信息推算出卫星在未来时间的位置信息，星历模块需要处理和运算轨道数据，并不断修正和保证预报精度，星历预报精度是跟踪和捕获卫星的关键，其工作流程具体如下：

系统开机后，首先进行初始化配置，通过gps定位自身位置，接收手动输入或广播的卫星信息，得到卫星初始t0时刻的轨道参数数据，并执行框架机构的初始化归零动作；

通过星历预报，得到实时时刻的卫星轨道参数，为了用于计算地面站天线指向角，还需把卫星轨道参数由轨道面内的定义转换成地球坐标中表示；依次经过轨道系坐标到地球惯性坐标系(eci)、地心地固坐标系(ecef)，再到地球坐标系，最终，输出卫星在地球坐标系中的经纬高(lbh)信息，用于计算天线相对卫星的实时指向角，这与高轨卫星的处理原理和过程一致，本文中不再详述，

步骤二，跟踪控制单元基于地面站和卫星t时刻的位置参数，以及天线当前的姿态解析信息进行迭代运算，以得出天线相对卫星的实时指向角，跟踪控制单元通过程序跟踪这种自动对星常用的方法，系统对陀螺、加速度计和gps数据实时采样，利用惯性测量单元内部的三个加表、三个陀螺数据进行一定时间内的对准和实时的姿态解析，进行组合解算，得到载体的方位、俯仰、横滚角等姿态信息。对于跟踪精度要求不高和波束较宽的卫星信号，程序跟踪速度较快，系统实现简单，容易实现对卫星的快速初始捕获，但对于低轨卫星来说，单一的程序跟踪并不能完成精准跟踪，星历预报准确度以及天线伺服系统的延迟性都会严重影响跟踪精度。故采用这种方案要实现地面站天线相对卫星的跟踪对准，首先需要知道卫星相对地面站的地理坐标位置，而低轨卫星不同于高轨卫星，其相对地面的位置是随时变化的，卫星的经度、纬度、高度等参数都是变量；为此，在计算地面站相对卫星的指向角时，需要首先计算出卫星在当时时刻的地理坐标以及运行参数，如经、纬、高(lbh)、运行速度矢量等参数，这也是低轨卫星跟踪的一个核心关键技术，星历预报单元根据接收的初始卫星轨道参数，基于行星运动的开普勒定律和轨道动力学模型计算，预测出卫星在后续某时刻或者某一段时间的轨道位置信息，并经过坐标系转换，推导出卫星在地球坐标系中的位置坐标参数，进而实现星历预报；本自动天线系统采取了偏移量向前修正技术，根据星历预报输入量和姿态解析信息进行迭代运算，使天线获得高精度精确对准指标。具有可实施效果好，精准度高，适应性好，可靠性高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，在步骤一中，所述卫星轨道参数通过gps定位自身位置，接收广播的卫星信息或手动输入中的方式以得到，并在得到卫星初始时刻的轨道参数数据后，执行相应的轴框架机构初始化归零动作；

所述卫星轨道参数包括：卫星椭圆轨道的半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角、轨道升交点赤经i、近地点角距ω、卫星平近地点角m，这6个参数共同定义了卫星相对地球的位置；其中：a、e、ω、i规定了卫星的运行轨道平面，ω规定了轨道平面内椭圆的方位，而m规定了卫星相对近地点的位置

其中，由于在短时间内，卫星的运行轨道平面、轨道椭圆方位和近地点角距变化较小，确定卫星在轨道平面内相对近地点的实时夹角，也就确定了卫星的实时位置，因此，进行星历预报，也就是对平近地点角mt的计算，而实时平近地点角mt的计算公式如下所示：

上式中，μ＝3.986005×10¹⁴m³/s²为地球引力常数，fix表示取整运算，mt取值范围为[0°,360°)。采用这种方案在工程设计应用中，我们采用卫星轨道预推技术(简称：星历预报)，利用卫星初始时刻(或者某时刻)的位置和速度信息，基于行星运动的开普勒定律，预测出卫星在后续一段时间内的轨道位置和速度矢量信息，原理过程如图7所示，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，在步骤二中，所述跟踪控制单元是基于星历预报单元将实时时刻卫星和地面站的经纬度参数，分别转换成地球坐标系中的笛卡尔坐标表示，再通过以下的计算过程步骤a～d，以计算出天线的实时指向角，用于地面站寻跟星的引导；

a、分别把地面站与卫星的大地坐标转换成到地心地固坐标系坐标[xs,ys,zs]和[xu,yu,zu]表示：

其中，n为卯酉圈曲率半径，a为椭球的长半轴；b为椭球的短半轴，λ、h卫星的经纬高；

b、用户站指向卫星的矢量s在ecef坐标系中表示为：

s＝[xs-xu,ys-yu,zs-zu]

c、计算用户站指向卫星的矢量s在地理坐标系中矢量l＝[x,y,z]；

d、可计算出用户站直线卫星的天线指向角：

方位角ψ＝arctan2(z，x)

俯仰角θ＝arcsin(y/n)。

采用这种方案的跟踪装置软件采用模块化设计，通过如图4的算法及图6的原理框图所示，其实现获取卫星的轨道参数，结合天线驱动机构能有效的实现了线自动寻星和跟踪功能，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，在步骤二中，载波跟踪单元的载波跟踪被配置为采用圆锥扫描和实时信标值反馈修正技术，给系统提供高速稳定的反馈参数；

载波跟踪单元的载波或信波接收机对卫星的载波信号进行实时接收和跟踪，其原理如图5所示，采用了fpga用信道化fft接收技术和频率跟踪技术，对载波信号进行扫描和跟踪，并将载波幅度进行采集进而输出对应的信标电压值agc；

跟踪控制单元根据接收到的agc信号检测卫星偏移主波束的角度，并与惯性测量单元中测角编码器的实时反馈修正形成高稳定的闭环控制回路，为克服信号传输过程多普勒频移效应的影响，跟踪控制单元根据卫星轨迹、卫星主站、地面站位置及相对运动关系，预算出天线与卫星多普勒频移值，作为对载波跟踪接收机的频率补偿，使天线波束始终精确对准和跟踪卫星。对于低轨卫星的跟踪，我们不能完全依靠程序跟踪，时间精度、计算精度和机械响应反馈时间都会影响高精度跟踪和捕获卫星。载波跟踪是建立在程序跟踪的基础上，它可以快速判断出天线波束与目标源的偏离方向，是一种高效的天线跟踪技术。采用这种方案具有可实施效果好，可操作性强，适应性好，对准可靠性高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，实时信标值反馈修正技术的算法流程包括：

s1，载波跟踪单元的cpu对于从载波或信波接收机处接收到的当前信标电压值v1，与在前的信标电压值v0进行第一次比较，若其差值大于或等于预定值，则修正结束，否则执行s2～s4；

s2，将v1的值赋予给v0；

s3，实时采集信标电压值v2；

s4，将v2的值与v0的值进行第二次比较，若其差值大于或等于0，则进行s3，否则进行s5～s7；

s5，将v0的方位位置减0.4o输出；

s6，实时采集信标电压值v3；

s7，将v3的值与v0的值进行第三次比较，若其差值大于或等于0，则将v3的值赋予给v0，并执行s5～s7，否则执行s8；

s8，将v3的方位位置加0.2o输出，修正结束。采用这种方案的算法流程如图3所示，以使其后期计算精度的更高，具有可实施效果好，稳定性好，可靠性高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，还包括：

步骤三，跟踪控制单元依据计算得出目标指向，通过伺服控制单元控制自身完成天线的指向跟踪；

步骤四，跟踪装置锁定卫星后开始建链，发起接入请求，并将自身身份信息和位置信息发送给卫星主站；天线对卫星进入空域的捕获率，决定了天线自动跟踪的成功率，系统单次捕获率并不会很高，为提高首次捕获率，系统在提高星历预报参数精度的同时，在卫星飞入的初始空域，加大低仰角圆锥扫描范围和扫描速度，沿轨道方向不断对不同仰角产生的时间偏差进行修正，可提高初始寻星的捕获概率，装置首先获取目标卫星轨道运行信息，通过地理位置信息与目标卫星星历信息、当前时刻计算低轨卫星的理论方位、俯仰角度以及其变化轨迹，装置控制天线在理论俯仰角处按照时间进行轨迹调整，再控制天线进行全方位搜索，通过载波接收机以及信号跟踪对信号强度进行判断，实现自动寻星的过程；

步骤五，主站收到接入请求后，计算用户未来一段时间的联通序列，分配ip地址和信道资源，并将跟踪装置和卫星连通序列发给跟踪装置；

步骤六，跟踪装置建链成功，并根据连通序列提前计算未来天线指向，进入连续通信状态；

步骤七，卫星主站端应用软件产生业务数据，通过wifi或lan协议发送给终端用户，终端用户完成信号与信息的接收和处理，实施业务通信。采用这种方案通过本装置实现了卫星的对星及连通，使得其地面天线站可直接应用于低轨卫星，实现数据通信，具有可实施效果好可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的低轨卫星地面站天线的跟踪装置及其应用方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。