基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪方法及系统与流程

本申请涉及卫星通信与地面站天线控制，尤其涉及一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪方法及系统。

背景技术：

1、随着低轨卫星星座规模持续扩大，地面测控站、通信站及数据接收站需要在有限天线资源条件下，对多个高速运动的低轨卫星目标执行连续跟踪、通信或测控任务。低轨卫星具有过境时间短、视运动速度快、可见窗口重叠频繁及近天顶区域角速度变化剧烈等特点，使地面天线不仅需要具备较高的伺服跟踪能力，还需要在多个目标任务之间进行动态协调和快速切换。

2、现有技术通常根据卫星星历及地面站位置计算卫星可见窗口，再按照任务优先级、可见时间和天线空闲状态进行卫星与天线之间的任务分配；在执行阶段，通过星历引导、预测滤波或信号反馈修正天线指向，并在当前天线无法继续执行任务时，将目标切换至其他天线继续跟踪。部分方案还采用双天线重叠工作或多波束控制，以降低卫星切换过程中的链路中断概率。

3、但是，现有方案通常将任务调度与天线实际跟踪控制相互分离，可见窗口并不能直接反映天线在速度、姿态转换及高动态区域中的实际连续跟踪能力，容易出现调度结果可行而执行过程中无法连续跟踪的问题。同时，不同天线独立形成跟踪修正状态，难以区分目标轨迹公共偏差与单一天线自身控制偏差，跨天线切换时容易造成误差继承或重新搜索目标。此外，实际跟踪结果通常不能及时反馈至后续任务分配过程，导致多目标任务发生重叠、突发插入或执行状态变化时，难以兼顾跟踪连续性和天线资源利用效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪方法及系统，以解决现有技术存在的任务调度与跟踪能力脱节、跨天线接力误差继承、跟踪状态难以闭环更新的问题。

2、本申请实施例的第一方面，提供了一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪方法，包括：获取多个低轨卫星对应的目标任务及多个天线执行单元的执行状态，根据目标任务的预测运动状态与天线执行单元的动态执行能力确定可执行跟踪片段；根据可执行跟踪片段之间的状态转换条件及同一目标任务跨天线执行单元的接力条件建立迁移关系，形成多目标动态跟踪连续网络，根据各目标任务的任务状态确定跟踪连续路径；按照跟踪连续路径确定主跟踪执行单元和候选接力执行单元，在主跟踪执行单元执行目标跟踪时，根据预测运动状态与实际跟踪状态之间的残差，将跟踪残差分解为对应目标任务的目标公共偏差状态和主跟踪执行单元的局部偏差状态；当后续执行状态满足接力条件时，使候选接力执行单元结合目标公共偏差状态及自身局部偏差状态执行目标预指向，并在重叠跟踪阶段更新目标公共偏差状态和候选接力执行单元的锁定状态；当候选接力执行单元满足稳定跟踪条件时执行主跟踪状态迁移，并根据迁移后的天线执行状态及实际跟踪状态更新多目标动态跟踪连续网络和后续跟踪连续路径。

3、本申请实施例的第二方面，提供了一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪系统，包括：获取模块，用于获取多个低轨卫星对应的目标任务及多个天线执行单元的执行状态，根据目标任务的预测运动状态与天线执行单元的动态执行能力确定可执行跟踪片段；建立模块，用于根据可执行跟踪片段之间的状态转换条件及同一目标任务跨天线执行单元的接力条件建立迁移关系，形成多目标动态跟踪连续网络，根据各目标任务的任务状态确定跟踪连续路径；分解模块，用于按照跟踪连续路径确定主跟踪执行单元和候选接力执行单元，在主跟踪执行单元执行目标跟踪时，根据预测运动状态与实际跟踪状态之间的残差，将跟踪残差分解为对应目标任务的目标公共偏差状态和主跟踪执行单元的局部偏差状态；更新模块，用于当后续执行状态满足接力条件时，使候选接力执行单元结合目标公共偏差状态及自身局部偏差状态执行目标预指向，并在重叠跟踪阶段更新目标公共偏差状态和候选接力执行单元的锁定状态；执行模块，用于当候选接力执行单元满足稳定跟踪条件时执行主跟踪状态迁移，并根据迁移后的天线执行状态及实际跟踪状态更新多目标动态跟踪连续网络和后续跟踪连续路径。

4、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

5、通过获取多个低轨卫星对应的目标任务及多个天线执行单元的执行状态，根据目标任务的预测运动状态与天线执行单元的动态执行能力确定可执行跟踪片段；根据可执行跟踪片段之间的状态转换条件及同一目标任务跨天线执行单元的接力条件建立迁移关系，形成多目标动态跟踪连续网络，根据各目标任务的任务状态确定跟踪连续路径；按照跟踪连续路径确定主跟踪执行单元和候选接力执行单元，在主跟踪执行单元执行目标跟踪时，根据预测运动状态与实际跟踪状态之间的残差，将跟踪残差分解为对应目标任务的目标公共偏差状态和主跟踪执行单元的局部偏差状态；当后续执行状态满足接力条件时，使候选接力执行单元结合目标公共偏差状态及自身局部偏差状态执行目标预指向，并在重叠跟踪阶段更新目标公共偏差状态和候选接力执行单元的锁定状态；当候选接力执行单元满足稳定跟踪条件时执行主跟踪状态迁移，并根据迁移后的天线执行状态及实际跟踪状态更新多目标动态跟踪连续网络和后续跟踪连续路径。本申请能够提高多目标任务调度与跟踪匹配度、降低跨天线接力误差、提升连续跟踪稳定性。

1.一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个低轨卫星对应的目标任务及多个天线执行单元的执行状态，根据目标任务的预测运动状态与天线执行单元的动态执行能力确定可执行跟踪片段，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据可执行跟踪片段之间的状态转换条件及同一目标任务跨天线执行单元的接力条件建立迁移关系，形成多目标动态跟踪连续网络，根据各目标任务的任务状态确定跟踪连续路径，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照跟踪连续路径确定主跟踪执行单元和候选接力执行单元，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在主跟踪执行单元执行目标跟踪时，根据预测运动状态与实际跟踪状态之间的残差，将跟踪残差分解为对应目标任务的目标公共偏差状态和主跟踪执行单元的局部偏差状态，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据跟踪残差的时序变化及跨执行单元一致状态，确定跟踪残差中的目标共享偏差分量和执行单元特有偏差分量，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使候选接力执行单元结合目标公共偏差状态及自身局部偏差状态执行目标预指向，并在重叠跟踪阶段更新目标公共偏差状态和候选接力执行单元的锁定状态，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在与主跟踪执行单元的重叠跟踪阶段，对两执行单元的实际跟踪状态进行一致性校验，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当候选接力执行单元满足稳定跟踪条件时执行主跟踪状态迁移，并根据迁移后的天线执行状态及实际跟踪状态更新多目标动态跟踪连续网络和后续跟踪连续路径，包括：

10.一种基于多目标任务的低轨卫星天线协同控制跟踪系统，其特征在于，包括：