无人机技术将如何改变卫星天线测试 留言
How Drone Technology Will Revolutionize Satellite Antenna Testing
Joakim Espeland and Andrian Buchi
QuadSAT, Denmark
对于卫星产业来说，这是一个激动人心、充满活力的时刻。在轨卫星和地面上的卫星天线数量迅速增加。新的星群、对地同步轨道（GEO）、低地球轨道（LEO）和中地球轨道（MEO）、新的频段和现有频段的多重利用（HTS或高吞吐量卫星）——都是卫星通信领域的前沿。因此，潜在的信号干扰对于卫星通信行业来说成为日益严峻的问题。
卫星运营商提出了天线性能要求规范部分解决了这个问题，比如卫星运营商的最低天线性能（SOMAP）要求。这就需要制造商和服务提供商进行大量的天线测试，以证明和保证其性能。天线测试可能很昂贵且有难度，因此该领域急需改变，否则将限制行业增长和创新。
利用先进的无人机技术，加上微波技术的进步，一种新的射频有效负载以及飞行前（pre-flight）、飞行后（post-flight）软件被开发出来，使卫星天线的测试能够随时随地、方便、高效的进行（图1）。为了验证这种创新的新方法，欧洲航天局与QuadSAT及其合作伙伴——全球VSAT论坛（GVF）和丹麦技术研究所签订了合同，对这一天线测试系统进行评估。
本文将探讨当前卫星天线测试面临的技术挑战以及无人机技术如何为新的低成本测试模型赋能。并将详细阐述该技术是如何工作的，包括无人机技术、测试程序，以及一些实例。
日益发展的卫星环境的影响
在轨卫星的数量近年来稳步增长。随着未来几年大规模的星群发射，卫星环境将变得更加拥挤。然而，由于COVID-19的流行，卫星产业经历了一定的减速和困难。Northern Sky Research （NSR）的一项调查[1]显示，44%的卫星公司受到了COVID-19的显著影响，48%的公司认为这将对2020-2021年的业务产生重大影响。长期前景看起来更乐观一些，40%的公司认为卫星产业复苏需要6-12个月。同时，调查1也显示，如果有少数几家公司获得成功，未来十年将有比1957年发射Sputnik 1号以来发射的所有卫星更多的卫星进入轨道。
由于在轨卫星数量较大，地面基础设施的部署也会增加。此外，大量的动中通信（COTM：comms-on-the-move）天线正在部署，特别是在海洋和航空市场。COTM天线拥有新的体系结构和跟踪软件，复杂度有所增加。新型天线设计与平板和电子操控天线等新兴天线技术有明显的区别。因此，卫星运营商需要更多的测试数据来计算链路预算。这些变化导致了对更多测试的需求。因此，2017年主流卫星运营商们共同制定并出台了SOMAP要求。SOMAP的目的是通过商定COTM产品最低测试规范，确保全行业天线认证的质量。
对于LEO，天线的工作方式与用于GEO的天线有很大不同，因为它们的需求不同。例如，由于低轨卫星移动速度快于GEO卫星，因此天线需要跟踪（机械控制或电控）上空飞过的卫星。为了无缝连接，LEO天线一般每隔5-15分钟切换一次卫星。
由于许多不同的原因，任何卫星网络都会出现错误。Satcoms Innovation Group（当时的Satellite InterferenceReduction Group）几年前的研究表明，占比最高的干扰原因是人为误差，其次是设备故障。天线缺陷会导致卫星通信出现严重的错误，包括错误定向，它可能导致卫星干扰。
确定测试程序
在天线测试方面，政府或商业机构制定了多个测试标准。目前的测试系统是这些标准的核心，许多要求都是基于它们的技术能力和局限性而设定的。基于无人机的测量方法与传统方法有显著区别，提供了一套新的从未有过的优势。
基于无人机的测试系统的要素
过去一年中，企业们广泛研究、测试并评估了一个成功的、便携式高精度无人机天线测试系统所需的必要组件和步骤。基于无人机的替代方案必须为天线制造商、卫星运营商和服务提供商提供多种测试场景。
原文始发于微信公众号（actMWJC）
