[發明專利]一種移動衛星通信天線的初始化方法

無效

• 申請號: 201210103543.7
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102662188A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 徐燁烽;李耀鵬;薛宏濱
• 申請（專利權）人: 北京星網宇達科技股份有限公司
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種移動衛星通訊天線的初始化方法，其特征在于：所述的方法實現步驟為：

第一步：選定待跟蹤的衛星，計算待跟蹤衛星在所述天線地理坐標系的坐標值；

第二步：計算地理坐標系指向衛星需要轉動的俯仰角、方位角和極化跟蹤指令角；

第三步：計算天線波束指向衛星需要轉動的俯仰指令角、方位指令角和極化指令角；

第四步：根據第三步得到的俯仰指令角、方位指令角和極化指令角，并結合天線0-360°掃描技術及迭代遞推算法計算得到安裝在天線上的慣導系統的初始航向角；

第五步：根據第四步得到的慣導系統的初始航向角重新計算天線尋星指令角；

第六步：根據第五步得到的尋星指令角控制天線對準衛星。

2.一種移動衛星通信天線的初始化方法，其特征在于，所述的方法的實現步驟為：

第一步：選定待跟蹤的衛星，根據式1計算待跟蹤衛星在天線所在地的地理坐標系O-X_tY_tZ_t中的坐標值(X_ta，Y_ta，Z_ta)^T：

XtaYtaZta=-(R+H)sinΔλ-(R+H)cosΔλsinLa(R+H)cosΔλcosLa-R]]>式1

式1中，R為地球半徑，H為待跟蹤衛星的高度；Δλ＝λ_a-λ_s為天線所在地的經度與衛星所在地經度之差，其中λ_a為天線所在地的經度，λ_s為衛星所在地的經度；L_a表示天線所在地的緯度值。

第二步：天線上電復位后，假設天線波束中心指向與天線地理坐標系OY_t軸一致，則天線波束指向衛星所需轉動的俯仰角、方位角、極化角可表示為：

式2

式2中，θ_t，γ_t分別表示地理坐標系下天線的俯仰、方位及極化跟蹤指令角。第三步：計算天線坐標系O-X_aY_aZ_a下天線指向衛星的俯仰指令角θ_p，方位指令角極化指令角γ_p的值，其計算步驟為：

(1)計算地理坐標系(t系)至對準衛星時的天線坐標系(a系)的旋轉矩陣

式3

(2)計算天線載體坐標系(b系，與天線基座坐標系一致)到地理坐標系的旋轉矩陣

式4

式4中，θ_b，γ_b，分別是慣導系統測量得到的所述天線載體的俯仰角、橫滾角、方位角。由于慣導系統精度較低無法自主尋北，因此與真實的方位角存在較大的誤差，θ_b，γ_b的初始精度主要取決于加速度計，一般情況下，其輸出精度較高，與真實的姿態角相比誤差較小，可滿足天線的尋星及跟蹤指標要求。

(3)求解天線載體坐標系(b系，與天線基座坐標系一致)至天線對準衛星時的天線坐標系之間的旋轉矩陣

Cba=Cbt×Cta=c11c12c13c21c22c23c31c32c33]]>式5

(4)天線上電復位后，天線坐標系與載體坐標系重合，此時，天線對準待跟蹤衛星的計算指令角為：

式6

式6中，θ_p，γ_p，為根據低精度慣導輸出計算得到的天線俯仰、極化、方位尋星指令角。慣導系統初始上電后，θ_b，γ_b通過初始對準求得，精度較高；通過自尋北求得，由于慣性器件精度較低，含有較大的誤差。因此，天線的尋星指令角θ_p，γ_p，均存在較大的誤差，天線在執行完以上指令后仍然無法對準衛星。

第四步：控制天線俯仰及極化電機按照指令角θ_p及γ_p旋轉，天線方位控制系統控制天線繞方位軸以一定的角速度緩慢地轉動一周，并在轉動過程中始終監測天線接收到的衛星信標信號的幅值，并記錄衛星信號最大時刻天線相對于天線坐標系零位的方位角

第五步：根據值計算慣導系統的初始航向角，其計算公式如下：

式7

其中，

Cbt=Cba×Cat=Cbt11Cbt12cbt13Cbt21Cbt22Cbt23Cbt31Cbt32Cbt33]]>式8

式9

式9中，θ_p，γ_p為式6計算得到的尋星指令角，為步驟四記錄得到的衛星信號最大時刻的天線的方位角；為式3計算得到的矩陣的轉置矩陣，即：

第六步：把步驟五計算得到的慣導的航向角代入步驟三，用替代步驟三式4中的重復步驟三至步驟五，計算得到慣導航向角再把航向角代入步驟三，替代步驟三式4中的重復步驟三至步驟五，計算得到慣導航向角如此迭代和遞推，可以計算得到慣導的初始航向角為其中n≥5。

第七步：把代入步驟三，計算得到最終的尋星指令角根據此指令角控制天線旋轉，可以使得天線準確對準衛星。