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      衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法

      文檔序號(hào):8364117閱讀:497來源:國(guó)知局
      衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及了衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,一種快速準(zhǔn)確的尋星方法完成天線對(duì)衛(wèi)星的跟蹤是非常重要 的問題。衛(wèi)星天線的跟蹤原理是通過信標(biāo)接收機(jī)捕獲同步衛(wèi)星發(fā)出的信標(biāo)信號(hào),并對(duì)其下 變頻,變頻成中頻信號(hào),然后檢測(cè)出與信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度成正比的直流電壓,給出衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào) 相對(duì)于天線在不同角位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度電壓,以直流電壓形式送給天線伺服控制系 統(tǒng),完成天線對(duì)衛(wèi)星的自動(dòng)跟蹤。
      [0003] 通過上述對(duì)衛(wèi)星通信過程中自動(dòng)跟蹤原理的介紹,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,我們很容易 發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星通信天線大多數(shù)是在平地上進(jìn)行的。這會(huì)存在一個(gè)問題:在需要緊急通信的情況 下,若地勢(shì)不平坦,還是按照平地上的尋星方法進(jìn)行自動(dòng)跟蹤,很難快速跟蹤到衛(wèi)星信號(hào), 甚至跟蹤不到衛(wèi)星信號(hào)或者出現(xiàn)誤跟蹤等情況。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題,本發(fā)明旨在提供衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下 的尋星方法,解決衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下難以快速、準(zhǔn)確地跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的問題。
      [0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:
      [0006] 衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,包括以下步驟:
      [0007] (1)傾斜狀態(tài)下的天線啟動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)初始化,檢測(cè)傾斜儀、信標(biāo)接收機(jī)、衛(wèi)星接收 機(jī)、GPS、限位器和極化電位器的狀態(tài);
      [0008] (2)通過傾斜儀得到衛(wèi)星天線的傾斜姿態(tài)和俯仰角度,然后控制天線走到初始的 方位位置和俯仰位置;
      [0009] (3)進(jìn)入預(yù)搜索步驟,先獲取理論對(duì)星數(shù)據(jù),所述理論對(duì)星數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星經(jīng)度、接 收機(jī)選擇標(biāo)志、地球站經(jīng)度和煒度、極化方式、對(duì)星載波頻率和信標(biāo)頻率和對(duì)星門限;
      [0010] (4)通過對(duì)星計(jì)算,獲得理論方位角度、理論俯仰角度和理論極化角度,然后控制 極化電機(jī)走到理論極化角度,再控制俯仰電機(jī)走到理論俯仰角度,最后控制方位電機(jī)走到 離理論方位角度20度的位置,采集背景噪聲,進(jìn)入信號(hào)搜索步驟;
      [0011] (5)天線在理論方位角度的正負(fù)20度以及理論俯仰角度的正負(fù)5度范圍內(nèi)搜索, 當(dāng)接收機(jī)采集信號(hào)能量大于門限時(shí),進(jìn)入跟蹤搜索步驟,所述跟蹤搜索步驟依次包括螺旋 式搜索和十字搜索,螺旋式搜索是控制天線進(jìn)行畫框跟蹤,找出大于門限值附近能量最大 處,然后再進(jìn)入十字搜索,鎖定最大值位置,天線精確對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。
      [0012] 其中,步驟(2)中所述衛(wèi)星天線的俯仰角度的計(jì)算公式:
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,其特征在于,包括以下步驟: (1) 傾斜狀態(tài)下的天線啟動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)初始化,檢測(cè)傾斜儀、信標(biāo)接收機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)、 GPS、限位器和極化電位器的狀態(tài); (2) 通過傾斜儀得到衛(wèi)星天線的傾斜姿態(tài)和俯仰角度,然后控制天線走到初始的方位 位置和俯仰位置; (3) 進(jìn)入預(yù)搜索步驟,先獲取理論對(duì)星數(shù)據(jù),所述理論對(duì)星數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星經(jīng)度、接收機(jī) 選擇標(biāo)志、地球站經(jīng)度和煒度、極化方式、對(duì)星載波頻率和信標(biāo)頻率和對(duì)星門限; (4) 通過對(duì)星計(jì)算,獲得理論方位角度、理論俯仰角度和理論極化角度,然后控制極化 電機(jī)走到理論極化角度,再控制俯仰電機(jī)走到理論俯仰角度,最后控制方位電機(jī)走到離理 論方位角度20度的位置,采集背景噪聲,進(jìn)入信號(hào)搜索步驟; (5) 天線在理論方位角度的正負(fù)20度以及理論俯仰角度的正負(fù)5度范圍內(nèi)搜索,當(dāng)接 收機(jī)采集信號(hào)能量大于門限時(shí),進(jìn)入跟蹤搜索步驟,所述跟蹤搜索步驟依次包括螺旋式搜 索和十字搜索,螺旋式搜索是控制天線進(jìn)行畫框跟蹤,找出大于門限值附近能量最大處,然 后再進(jìn)入十字搜索,鎖定最大值位置,天線精確對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,其特征在于:步驟(2)中 所述衛(wèi)星天線的俯仰角度的計(jì)算公式: φ = arcsin(sin a χ cos;/) + β 上式中,爐為衛(wèi)星天線的俯仰角度,α為傾斜儀的感應(yīng)軸與天線軸的夾角,γ為傾斜 儀的橫滾角,β為傾斜儀與水平面的俯仰角度。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,其特征在于:步驟(5),在 進(jìn)行所述螺旋式搜索時(shí),需要不斷修正衛(wèi)星天線的姿態(tài)。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,其特征在于:所述螺旋式 搜索的具體步驟: 在理論方位角度正負(fù)20度范圍內(nèi)掃描,首先方位電機(jī)右移,并保持俯仰角度不變,方 位電機(jī)每次移動(dòng)固定步長(zhǎng),采集此時(shí)的信標(biāo)接收機(jī)的電平電壓,并與上一次電平電壓比較, 如果本次電平電壓值小于上一次電平電壓值,則改變搜索方向,同時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī),以 修正天線姿態(tài),如果采集的電壓電平小于跟蹤門限,則繼續(xù)搜索,每搜索完一圈就是一個(gè)周 期,如果采樣到的接收機(jī)電平電壓大于等于跟蹤門限,則認(rèn)為天線已搜索到目標(biāo)衛(wèi)星,進(jìn)入 十字搜索。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,其特征在于:修正天線姿 態(tài)的具體方法為,若天線處于平地或者向左傾斜狀態(tài)下,當(dāng)方位電機(jī)向右移動(dòng)固定步長(zhǎng)時(shí), 俯仰電機(jī)向下移動(dòng),當(dāng)方位電機(jī)向左移動(dòng)固定步長(zhǎng)時(shí),俯仰電機(jī)向上移動(dòng);若天線處于向右 傾斜狀態(tài)下,當(dāng)方位電機(jī)向右移動(dòng)固定步長(zhǎng)時(shí),俯仰電機(jī)向上移動(dòng),當(dāng)方位電機(jī)向左移動(dòng)固 定步長(zhǎng)時(shí),俯仰電機(jī)向下移動(dòng)。
      【專利摘要】本發(fā)明公開了衛(wèi)星天線在傾斜狀態(tài)下的尋星方法,包括在傾斜狀態(tài)下的天線初始化、預(yù)搜索信號(hào)搜索和跟蹤方法。傾斜狀態(tài)下的衛(wèi)星天線對(duì)星系統(tǒng)在初始化完成后,獲取當(dāng)前天線姿態(tài),進(jìn)入天線初始化,控制天線走到初始的方位、俯仰位置。在預(yù)搜索步驟中,先獲取理論對(duì)星數(shù)據(jù),然后控制電機(jī)走到理論極化角度、理論俯仰角度,進(jìn)入信號(hào)搜索步驟。當(dāng)接收機(jī)采集信號(hào)大于門限時(shí),進(jìn)入跟蹤模塊。傾斜狀態(tài)下的跟蹤方法分為螺旋式搜索和十字搜索,最終實(shí)現(xiàn)天線精確對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。本發(fā)明通過判斷衛(wèi)星天線的姿態(tài),從而分別調(diào)用不同傾斜狀態(tài)下的尋星算法,實(shí)現(xiàn)快速對(duì)星。
      【IPC分類】H01Q3-02
      【公開號(hào)】CN104681986
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510083572
      【發(fā)明人】裘得龍, 孫俊, 陳立松, 王秀濤, 鞠振鋒
      【申請(qǐng)人】南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司
      【公開日】2015年6月3日
      【申請(qǐng)日】2015年2月16日
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