[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

技術領域

本申請涉及一種移動衛星通信天線的初始化方法，涉及自動控制、慣性導航及移動衛星通訊領域。本申請所述的方法可廣泛應用于各種移動衛星通訊設備，如車載、船載、機載移動衛星通信天線等。

背景技術

移動衛星通信設備可使衛星天線在移動的載體上始終對準地球同步衛星，實現高帶寬的實時圖像及數據傳輸，在國防、邊防、反恐、應急救災、政府等部門具有十分廣泛的應用前景。

移動衛星通信天線由天饋系統和伺服控制系統兩部分組成。天饋系統包括天線面、雙工器、濾波器、下變頻器、上變頻器、波導等部件，構成衛星通信系統的基本要素；伺服控制系統需要驅動天線面完成掃描尋星、穩定跟蹤等功能，確保天線面在載體移動過程中精確指向衛星。

移動衛星通信天線的初始化過程是指天線上電后完成初始尋星并確定載體初始航向的過程，該過程是確保天線能在動態下實時高精度跟蹤衛星的前提，也是移動衛星通信天線的主要核心技術之一。當前，天線初始化的過程主要是指依靠高精度車載慣性導航系統給出的位置及姿態角信息來計算天線的尋星指令角(俯仰角、極化角、方位角)，并控制天線對準衛星。這種方案對慣導系統的要求較高，為了確保天線能夠鎖定最大的衛星信號，慣導系統的自主尋北精度必須達到0.1°以上，而如此高精度的慣導系統的成本已遠遠超過移動衛星通信天線本身的成本，這是大多數研制單位和用戶無法承受的。為了有效地降低成本，必須選用低精度的車載慣導系統，而低精度慣導無法自主尋北輸出正確的航向，因此，天線無法得到準確的對星指令角。為了解決基于低精度慣導的移動衛星通信天線初始化問題，目前大多數研制單位均采用天線方位軸0°-360°掃描加衛星信標信號峰值識別技術來實現天線尋星，但尚不能很好地解決利用尋星的輔助信息來計算慣導系統初始航向的難題，尤其是安裝天線的載體在大俯仰角或大橫滾角的情況下，目前已有方法估計得到的慣導的航向誤差較大，從而使得移動衛星通信天線的跟蹤性能大大下降。

發明內容

針對上述技術問題，本申請提出一種移動衛星通信天線的初始化方法，該方法利用天線0°-360°掃描來尋找衛星，再通過完整坐標轉換加迭代遞進的算法來估計低精度車載慣導系統的初始航向角。本方法具有較好的環境適應性，可適用于載體在任意姿態角下的初始尋星過程，初始化結束后，利用尋星輔助信息推算得到的慣導系統的初始航向精度可達到0.1°以上。相比現有的基于平面坐標推算的初始化算法，本申請提出的方法可以在任意姿態環境中精確地估計車載慣導系統的初始航向，從而確保天線在初始化結束后可以精確地跟蹤衛星。

本申請提出的一種天線初始化方法設計思路是：首先利用低成本慣導系統的初始航向及姿態信息(航向信息含較大誤差)來計算天線的尋星指令，控制天線的俯仰軸、極化軸按照計算得到的俯仰指令角及極化指令角旋轉，再控制方位軸以一個恒定的速率在0°-360°之間掃描，通過衛星信標識別技術來找到準確的航向指令角；再利用三坐標推算加迭代逼近算法，準確估計低成本慣導系統的初始航向角角誤差；最后，根據正確的慣導的航向及姿態信息重新計算天線的尋星指令，控制天線按照指令角旋轉并準確對準衛星。利用本方法完成天線初始化后，可以確保天線可以高精度地實時跟蹤衛星。

該方法的具體實現步驟如下：

一、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：