自人類第一次向太空發(fā)射人造衛(wèi)星以來，已經(jīng)有數(shù)千顆人造衛(wèi)星圍繞地球運轉(zhuǎn)，這些衛(wèi)星的運行軌道均不相同，若在某刻軌道位置交疊，則可能發(fā)生太空相撞事件，前一陣天宮一號緊急避讓星鏈衛(wèi)星就是因為這個原因。

衛(wèi)星按照軌道高低可分為低軌，中軌和高軌衛(wèi)星，按照軌道傾角可分為極地軌道，赤道軌道，傾斜軌道，還有有趣的閃電軌道等。其中低軌由于距離地面近（只有300多公里高度）軌道周期短（大約1.5小時一圈）多用于偵察，通訊和導航使用。而同步軌道衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期一致，站在地面上衛(wèi)星看起來保持靜止，所以更多用于持續(xù)檢測，通訊，轉(zhuǎn)發(fā)等。

對于地面站與同步衛(wèi)星的通訊來說，只需要將天線一直對準衛(wèi)星就可以了。但是對低軌衛(wèi)星通訊來說，由于衛(wèi)星出現(xiàn)在視野中只有約十分鐘的時間，并且一直保持運動，且運動范圍是海平面以上所有角度，所以，需要一套特殊的跟蹤技術(shù)才可以使得地面站天線一直保持對準，或者瞄準目標衛(wèi)星。

解決這個問題有以下不同的技術(shù)路徑：

1.使用轉(zhuǎn)臺控制天線的方位角和俯仰角，按照衛(wèi)星的星歷，計算出任意時刻衛(wèi)星出現(xiàn)在當?shù)氐慕嵌刃畔?，以時間軸為引導進行持續(xù)跟蹤。

2.獲取衛(wèi)星的下行信標信號，進行初始獲取后使用信標進行極值跟蹤。

3.使用相控陣天線，不斷改變主瓣指向，從而實現(xiàn)衛(wèi)星跟蹤。

以上三個技術(shù)路徑中，第二項和第三項均以第一項技術(shù)的計算為基礎。同時，由于相控陣天線的離散饋源特性，使得同樣面積的相控陣的系統(tǒng)增益小于拋物面天線，所以， 在大部分場合都是用拋物面天線進行跟蹤。使用拋物面天線的另一個好處是成本低，工作頻帶切換方便。

上圖為某一時刻天河核心艙的地面投影運行軌跡，可見星下可見范圍只有美國本土面積大小，其中10度仰角可見范圍超過墨西哥的面積，30度仰角可視范圍約為德州大小。注意，此時，衛(wèi)星為覆蓋這么小的面積，卻需要一個極寬波束的天線來覆蓋超過180度的視角范圍才能實現(xiàn)可視即可用。

上圖為北斗3-C01衛(wèi)星的地面投影，可見這是一個同步軌道衛(wèi)星，位于赤道上方，照射范圍快到半球面積。即使30度仰角范圍也超過亞洲的面積。雖然面積大，但是由于衛(wèi)星軌道為36000公里高，反而天線波束比較窄就可以了。

這是北斗17-C31衛(wèi)星的星下點軌跡圖，這也算是同步衛(wèi)星，但是由于軌道有傾角，星下點軌跡為有趣的8字形。

當進行星座跟蹤的時候，需要一次載入整個星座的衛(wèi)星信息并顯示有哪些衛(wèi)星出現(xiàn)在視野范圍內(nèi)，需要跟蹤控制軟件具有相應的任務管理能力。

由上圖可見，在Orbcomm星座跟蹤計劃中，當前時間可見至少六顆衛(wèi)星，其中至少兩顆的跟蹤仰角大于10度，均可用于通訊使用。

近日，高品質(zhì)衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)提供商飛圖科技（www.feitukeji.com）推出新一代XY型衛(wèi)星跟蹤轉(zhuǎn)臺，全系列可支持0.8-8m口徑拋物面天線的自動化程序跟蹤與任務跟蹤。天津飛圖科技總經(jīng)理任祥順介紹，該系列跟蹤轉(zhuǎn)臺中，配合0.8/1.2/1.8/2.4m天線的型號均支持便攜安裝快速展開功能，特別適用于應急反應，野外通訊等場合，該系列跟蹤轉(zhuǎn)臺具有自調(diào)平自校準功能，即使在松軟的沙地也可實現(xiàn)精密瞄準。

另外，該系列轉(zhuǎn)臺還具有如下功能：

?在跟蹤狀態(tài)下可支持暫停跟蹤/繼續(xù)跟蹤、終止跟蹤、衛(wèi)星轉(zhuǎn)換跟蹤模式；

?具備座架手動調(diào)平，實時顯示方位、俯仰、橫滾等功能；

?具備基于時間刻度，天線X、Y軸轉(zhuǎn)動參數(shù)與方位俯仰轉(zhuǎn)換顯示功能；

?具備手動、自動方式實現(xiàn)靜止（低軌）衛(wèi)星跟蹤接收功能；

?具備靜止衛(wèi)星基于“信標接收機”（或目標信號）天線轉(zhuǎn)臺自動跟蹤鎖定功能；

?具備低軌衛(wèi)星基于“上位機程序”（TLE）天線自動跟蹤（程跟模式）功能；

?天線轉(zhuǎn)臺控制模塊可對軌道文件實時接收處理；

?具備根據(jù)軌道文件預報衛(wèi)星位置，捕獲并實時跟蹤衛(wèi)星功能；

?可設置入境時間段、TLE（單個、多個）等制定任務計劃，實現(xiàn)多顆低軌衛(wèi)星連續(xù)預報、跟蹤鎖定功能；

?程跟模式下可設置天線指向（方位、俯仰等）偏置參數(shù)、時間偏置參數(shù)，并可選擇是否啟用；

?具備按時間段基于TLE計算生成太陽、低軌衛(wèi)星軌道文件功能；

?基于同步星或太陽，對方位、俯仰的零值進行修正功能；

?天線控制模塊可實現(xiàn)低軌星預置參數(shù)（方位、俯仰、時間等）實時（≤1秒）接收處理；

?具備目標衛(wèi)星選擇、星下跡二維地圖顯示及TLE數(shù)據(jù)庫管理功能；

?具備天線控制、TLE數(shù)據(jù)交互等，二次接口開發(fā)及日志功能；

?具備系統(tǒng)自檢、監(jiān)測、告警指示和本地（串口）、遠程（網(wǎng)口）功能；

?具備自動、手動展開對星、收藏功能；

?具備2人快速架設及撤收功能（無需扳手、吊裝等）。

審核編輯 ：李倩