随着我国航天及通信事业的发展,通信卫星有效载荷需求不断增强,可动点波束天线因具有较高的有效全向辐射功率,并且可以精确控制指向区域,越来越多的被运用在各种航天器上。天线的指向作为卫星对目标增益覆盖的主要手段,对卫星通信具有重要意义。为此,本文针对点波束天线的指向计算、指向策略及其指向控制问题展开研究。本文首先研究了轨道计算中常用的时间系统和坐标系统,着重分析了地球自转、岁差、章动和极移影响下坐标系统之间的转换联系,基于理想轨道模型及SGP4轨道摄动模型,分别给出了轨道计算模型并编写了轨道计算的程序,为卫星天线指向计算提供了轨道平台。在此基础上,建立了天线指向计算模型,考虑了WG-84地球椭球模型,地球自转模型,卫星轨道姿态运动的影响,实现了卫星在轨情况下实时天线与目标指向的精确正反算,为卫星指向策略提供了精确的计算模型。其次,将天线功率辐射模型引入卫星指向计算模型中,完成了指向目标的增益计算,并针对卫星波束覆盖多目标时,各目标增益最优这一具体问题,运用最优化原理,给出了多目标增益无约束及约束条件下的指向优化策略,对于三指向目标,给出其无约束指向增益最优点在三目标构成的三角形重心位置的结论。最后,建立了星载天线的多体动力学模型,并设计了一种卫星基体及天线指向协同控制器,将天线运动对基体姿态造成扰动进行补偿,同时利用基体姿态偏差对天线指向进行修正,经仿真表明,该控制器可以在实现在减少姿态扰动的同时提高天线指向的精度及动态响应特性,对天线指向控制器的设计具有重要参考价值。不同于以往以天线指向角为期望值的天线控制器,本文控制器基于地面指向目标经纬度坐标,可以跟踪地面运动目标,并能够基于天线增益模型分析地面目标的增益变化,更具工程意义。本文的主要创新点为天线多目标增益覆盖最优化指向策略工程模型的建立,及基于协同控制的卫星天线指向目标经纬度控制器的设计。