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，并對其下 變頻，變頻成中頻信號，然后檢測出與信標(biāo)信號強(qiáng)度成正比的直流電壓，給出衛(wèi)星信標(biāo)信號 相對于天線在不同角位置時(shí)所對應(yīng)的信號強(qiáng)度電壓，以直流電壓形式送給天線伺服控制系 統(tǒng)，完成天線對衛(wèi)星的自動(dòng)跟蹤。
[0003] 通過上述對衛(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。這會存在一個(gè)問題：在需要緊急通信的情況 下，若地勢不平坦，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， 甚至跟蹤不到衛(wèi)星信號或者出現(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，先獲取理論對星數(shù)據(jù)，所述理論對星數(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、對星載波頻率和信標(biāo)頻率和對星門限；
[0010] (4)通過對星計(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，先獲取理論對星數(shù)據(jù)，所述理論對星數(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、對星載波頻率和信標(biāo)頻率和對星門限； (4) 通過對星計(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，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)搜索信號搜索和跟蹤方法。傾斜狀態(tài)下的衛(wèi)星天線對星系統(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)入信號搜索步驟。當(dāng)接收機(jī)采集信號大于門限時(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)快速對星。
【IPC分類】H01Q3-02
【公開號】CN104681986
【申請?zhí)枴緾N201510083572
【發(fā)明人】裘得龍, 孫俊, 陳立松, 王秀濤, 鞠振鋒
【申請人】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
【申請日】2015年2月16日