本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移動地面站及移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法。

背景技術(shù)：

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展和邊遠(yuǎn)地區(qū)高速寬帶業(yè)務(wù)的需要，采用衛(wèi)星為高鐵、飛機(jī)、輪船、邊遠(yuǎn)地區(qū)提供高速寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)成為廣泛被采用的方案。

目前衛(wèi)星天線為了獲得較高的增益，使用反射式天線的較多。對于靜止的地面站跟蹤靜止軌道衛(wèi)星比較實(shí)用，天線不需要轉(zhuǎn)動。但對于跟蹤低軌道衛(wèi)星，或者是在運(yùn)動平臺上(例如飛機(jī)、列車、汽車)使用，天線需要架設(shè)在具有穩(wěn)定和隨動能力的平臺上，大幅增加了復(fù)雜度。

但隨著相控陣天線技術(shù)的成熟，直接采用相控陣技術(shù)作為衛(wèi)星地面站天線已經(jīng)可行。相控陣天線可以采用波束賦形方法對運(yùn)動的低軌道衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤。不需要額外的穩(wěn)定平臺，可以應(yīng)用于多種運(yùn)動平臺，是一大優(yōu)勢。

但是，相控陣天線跟蹤衛(wèi)星也會受到運(yùn)動平臺的震動和移動(例如飛機(jī)、列車、汽車轉(zhuǎn)彎等)的影響。在這些情況下，由于地面站的相控陣的載體的方向變化了，相對衛(wèi)星的指向也要變化。地面站單純依靠接收衛(wèi)星信號，波束賦形處理來跟蹤衛(wèi)星信號的指向變化需要的處理復(fù)雜度高，成本高。

同時，由于衛(wèi)星通信頻率的不斷提高，相控陣天線波束賦形的波束角度將不斷縮小。對于具有大量相控陣單元(例如數(shù)百個)的，其波束的寬度可以小于1度。其優(yōu)點(diǎn)是提高了天線的信號增益，缺點(diǎn)是當(dāng)相控陣平臺有微小抖動的時候，波束賦形方向變化會嚴(yán)重偏離衛(wèi)星的方向，從而引起接收信號強(qiáng)度大幅變化。如果采用信號處理的方法進(jìn)行方向修正和跟蹤，同樣有上述的處理復(fù)雜度高、成本高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種移動地面站及移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法，能在運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，簡單、精確地跟蹤衛(wèi)星波束，進(jìn)而降低成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種移動地面站，該移動地面站包括：

運(yùn)動平臺；

固定在運(yùn)動平臺上的底座；

固定在底座上的至少一個相控陣天線，且底座上設(shè)置有用于獲取相控陣天線的震動角度的第一定位設(shè)備；

分別與第一定位設(shè)備和相控陣天線連接的控制模塊，

其中，當(dāng)運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，第一定位設(shè)備會將測量得到的相控陣天線的震動角度輸出給控制模塊，控制模塊會根據(jù)當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度以及所接收到的相控陣天線的震動角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向。

其中，第一定位設(shè)備包括：三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和/或磁方位角儀。

其中，底座上還設(shè)置有用于獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息的第二定位設(shè)備，且第二定位設(shè)備與控制模塊連接，

其中，當(dāng)控制模塊接收到第二定位設(shè)備輸出的當(dāng)前位置信息時，控制模塊會根據(jù)當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度。

其中，當(dāng)前位置信息至少包括：底座的位置、擺放方位、水平角度以及相控陣天線的傾斜角度。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法，應(yīng)用于上述的移動地面站，該方法包括：

當(dāng)運(yùn)動平臺震動帶動相控陣天線震動時，通過第一定位設(shè)備獲取相控陣天線的震動角度；

獲取當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度；

根據(jù)震動角度和相對方位角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向。

其中，獲取當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度，具體包括：

通過第二定位設(shè)備，獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息；

根據(jù)當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息，推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度。

其中，當(dāng)前位置信息至少包括：底座的位置、擺放方位、水平角度以及相控陣天線的傾斜角度。

其中，根據(jù)震動角度和相對方位角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，具體包括：

計算震動角度和相對方位角度的和值或差值；

根據(jù)和值或差值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

本發(fā)明的上述方案至少包括以下有益效果：

在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)運(yùn)動平臺震動時，第一定位設(shè)備可測量得到相控陣天線的震動角度，并將測量得到的相控陣天線的震動角度輸出給控制模塊，使控制模塊能根據(jù)該相控陣天線的震動角度和當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，最終使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向，解決了當(dāng)運(yùn)動平臺震動，跟蹤衛(wèi)星波束時，難度高、成本高的問題，達(dá)到了在運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，簡單、精確地跟蹤衛(wèi)星波束，進(jìn)而降低成本的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第二實(shí)施例中移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例中圖1中步驟S12的流程圖；

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例中圖1中步驟S13的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了 本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

第一實(shí)施例

本發(fā)明的第一實(shí)施例提供了一種移動地面站，該移動地面站包括：運(yùn)動平臺(例如飛機(jī)、列車、汽車等)；固定在運(yùn)動平臺上的底座；固定在底座上的至少一個相控陣天線，且底座上設(shè)置有用于獲取相控陣天線的震動角度的第一定位設(shè)備；分別與第一定位設(shè)備和相控陣天線連接的控制模塊。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，當(dāng)運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，第一定位設(shè)備會測量相控陣天線的震動角度，并將測量得到的相控陣天線的震動角度輸出給控制模塊，而控制模塊在接收到相控陣天線的震動角度后，會根據(jù)當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度和相控陣天線的震動角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向。從而達(dá)到在運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，簡單、精確地跟蹤衛(wèi)星波束的效果。需要說明的是，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，運(yùn)動平臺可以是任意運(yùn)動平臺，例如飛機(jī)、列車、汽車等，即，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中并不限定運(yùn)動平臺的具體形式。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，上述衛(wèi)星為低軌道衛(wèi)星。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，上述第一定位設(shè)備包括：三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和/或磁方位角儀。作為一個優(yōu)選地示例，為了提高相控陣天線的震動角度的準(zhǔn)確性，上述第一定位設(shè)備可包括：三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和磁方位角儀。需要說明的是，三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和磁方位角儀均可以采用目前已經(jīng)在終端中廣泛應(yīng)用的低成本固態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而降低成本。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，上述底座上還設(shè)置有用于獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息的第二定位設(shè)備，且該第二定位設(shè)備與控制模塊連接，其中，當(dāng)前位置信息至少包括：底座的位置、擺放方位、水平角度以及相控陣天線的傾斜角度。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，上述第二定位設(shè)備至少包括：定位裝置 和定時裝置。即底座能通過時鐘、全球定位衛(wèi)星信號或者其他衛(wèi)星和地面信號，確定出底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息。需要說明的是，定位裝置和定時裝置均可以采用目前已經(jīng)在終端中廣泛應(yīng)用的低成本固態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而降低成本。此外，通過第二定位設(shè)備獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，屬于公知常識，在此不再贅述。

其中，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，當(dāng)控制模塊接收到第二定位設(shè)備輸出的當(dāng)前位置信息時，控制模塊會根據(jù)當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度。需要說明的是，控制模塊根據(jù)當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，屬于公知常識，在此不再贅述。

第二實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了一種移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法，應(yīng)用于上述的移動地面站，其中該方法包括：

步驟S11，當(dāng)運(yùn)動平臺震動帶動相控陣天線震動時，通過第一定位設(shè)備獲取相控陣天線的震動角度；

其中，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述第一定位設(shè)備包括：三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和/或磁方位角儀。作為一個優(yōu)選地示例，為了提高相控陣天線的震動角度的準(zhǔn)確性，上述第一定位設(shè)備可包括：三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和磁方位角儀。需要說明的是，三維加速度計、三維陀螺儀、水平儀和磁方位角儀均可以采用目前已經(jīng)在終端中廣泛應(yīng)用的低成本固態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而降低成本。

步驟S12，獲取當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度；

步驟S13，根據(jù)震動角度和相對方位角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向。

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述衛(wèi)星為低軌道衛(wèi)星。

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，當(dāng)運(yùn)動平臺震動帶動相控陣天線震動時，通過第一定位設(shè)備獲取相控陣天線的震動角度，緊接著根據(jù)該震動角度和當(dāng)前相控 陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正，使相控陣天線的修正后的波束賦形方向?qū)?zhǔn)衛(wèi)星的波束指向，從而達(dá)到在運(yùn)動平臺發(fā)生震動時，簡單、精確、穩(wěn)定地跟蹤衛(wèi)星波束的效果，提高上下行衛(wèi)星信號的可靠性。

其中，如圖2所示，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述步驟S12具體包括：

步驟S21，通過第二定位設(shè)備，獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息；

其中，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述當(dāng)前位置信息至少包括：底座的位置、擺放方位、水平角度以及相控陣天線的傾斜角度。

其中，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述第二定位設(shè)備至少包括：定位裝置和定時裝置。需要說明的是，定位裝置和定時裝置均可以采用目前已經(jīng)在終端中廣泛應(yīng)用的低成本固態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而降低成本。此外，通過第二定位設(shè)備獲取底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，屬于公知常識，在此不再贅述。

步驟S22，根據(jù)當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息，推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度。

其中，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，為了提高對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)底座和相控陣天線的當(dāng)前位置信息和底座中預(yù)先存儲的衛(wèi)星的軌道運(yùn)行信息，推算出當(dāng)前相控陣天線與衛(wèi)星的相對方位角度。

其中，如圖3所示，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述步驟S13具體包括：

步驟S31，計算震動角度和相對方位角度的和值或差值；

步驟S32，根據(jù)和值或差值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，以相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向的某個位置為基準(zhǔn)，若運(yùn)動平臺發(fā)生震動后，上述震動角度為沿該基準(zhǔn)向逆時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度，且相對方位角度為沿該基準(zhǔn)向順時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度時，上述步驟S31計算的是和值，相應(yīng)地，上述步驟S32為：根據(jù)和值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

類似地，若運(yùn)動平臺發(fā)生震動后，上述震動角度為沿該基準(zhǔn)向逆時針方向 旋轉(zhuǎn)形成的角度，且相對方位角度為沿該基準(zhǔn)向逆時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度時，上述步驟S31計算的是差值，相應(yīng)地，上述步驟S32為：根據(jù)差值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

類似地，若運(yùn)動平臺發(fā)生震動后，上述震動角度為沿該基準(zhǔn)向順時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度，且相對方位角度為沿該基準(zhǔn)向逆時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度時，上述步驟S31計算的是和值，相應(yīng)地，上述步驟S32為：根據(jù)和值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

類似地，若運(yùn)動平臺發(fā)生震動后，上述震動角度為沿該基準(zhǔn)向順時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度，且相對方位角度為沿該基準(zhǔn)向順時針方向旋轉(zhuǎn)形成的角度時，上述步驟S31計算的是差值，相應(yīng)地，上述步驟S32為：根據(jù)差值，對相控陣天線的當(dāng)前波束賦形方向進(jìn)行角度修正。

需要說明的是，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的移動地面站跟蹤衛(wèi)星波束的方法是應(yīng)用于上述移動地面站的方法，即上述移動地面站的所有實(shí)施例均適用于該方法，且均能達(dá)到相同或相似的有益效果。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。