[發(fā)明專利]一種智能電控天線陣列控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611034049.4
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN108092004B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧來(lái);王湘寅;趙丕揚(yáng);司運(yùn)梅;韓天昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京環(huán)佳通信技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q3/24
• 分類號(hào): H01Q3/24
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種智能電控天線陣列控制系統(tǒng)，其特征在于，采用目標(biāo)跟蹤及姿態(tài)位置補(bǔ)償算法，包括天線陣列、GPS/BD板卡、電子羅盤、控制終端和控制邏輯板；所述天線陣列由6個(gè)偶極子天線扇面組成，每個(gè)扇面的天線能被獨(dú)立控制；所述GPS/BD板卡包括GPS一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)以及北斗一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)，用于提供本地定位信息；所述電子羅盤采用3軸磁力計(jì)和3軸加速度計(jì)，用于提供本地姿態(tài)信息；所述控制終端用于傳輸用戶輸入的控制數(shù)據(jù)并顯示天線陣列當(dāng)前狀態(tài)；所述控制邏輯板硬件由FPGA控制芯片、存儲(chǔ)器，串口控制接口芯片及驅(qū)動(dòng)天線的接口組成，F(xiàn)PGA控制芯片內(nèi)軟件程序包括算法模塊、邏輯控制模塊、通信接口模塊、GPS/BD控制模塊、羅盤控制模塊和存儲(chǔ)模塊；

所述算法模塊用于采用經(jīng)緯度解算目標(biāo)位置信息，采用衛(wèi)星信噪比計(jì)算GPS/BD信號(hào)強(qiáng)度信息，采用全球磁場(chǎng)模型解算本地磁偏角，并將計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)傳送給邏輯控制模塊；當(dāng)收到所述邏輯控制模塊磁偏角補(bǔ)償命令時(shí)，調(diào)用磁偏角補(bǔ)償子函數(shù)，根據(jù)解算固化在存儲(chǔ)器中的全球磁場(chǎng)模型的值進(jìn)行磁偏角補(bǔ)償；

算法模塊主要是通過計(jì)算本地與目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，得到目標(biāo)點(diǎn)在本地機(jī)體坐標(biāo)系中的具體坐標(biāo)，從而解算出目標(biāo)的具體方位及距離，并將計(jì)算結(jié)果傳給邏輯控制模塊；在地球的地心空間直角坐標(biāo)系中，其X軸的方向是由地心指向赤道與格林威治線相交的交點(diǎn)，Z軸的方向是由地心指向北極極點(diǎn)，而Y軸是垂直于X-Z平面符合右手法則的；地球上任意一點(diǎn)P的經(jīng)緯度位置用此坐標(biāo)系中XYZ三個(gè)參量來(lái)表示，其公式為：

其中，B為緯度，L為經(jīng)度，H為高度，N為橢球面卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏心率；經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之后可以得到P點(diǎn)的本地的東北天坐標(biāo)系；此外，計(jì)算中還需加入磁羅盤傳出的本地姿態(tài)信息，得出機(jī)體系坐標(biāo)，從而得出目標(biāo)的具體位置；

所述邏輯控制模塊將天線陣列的狀態(tài)實(shí)時(shí)地傳送給控制終端用于顯示；將根據(jù)算法模塊實(shí)時(shí)計(jì)算的結(jié)果，打開或關(guān)閉相應(yīng)的天線扇面，用于形成始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的射頻波束；將算法模塊計(jì)算的數(shù)據(jù)或用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；所述邏輯控制模塊還將根據(jù)程序設(shè)定自動(dòng)發(fā)送磁偏角補(bǔ)償命令給算法模塊，通知其進(jìn)行磁偏角補(bǔ)償，并校準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果；

智能電控天線陣列控制系統(tǒng)工作時(shí)，通過接收控制終端傳來(lái)的目標(biāo)經(jīng)緯度、高度信息，結(jié)合本地GPS/BD模塊產(chǎn)生的定位信息，以及本地電子羅盤傳出的本地姿態(tài)信息，通過算法模塊解算出目標(biāo)所在本地坐標(biāo)系的具體位置，得出具體方向角，距離；并將這些參數(shù)傳輸給邏輯控制模塊，在邏輯控制模塊中，會(huì)根據(jù)用戶的設(shè)定，讓天線陣列工作在全向模式或者是定向追蹤模式；當(dāng)工作在追蹤模式時(shí)，控制模塊會(huì)根據(jù)計(jì)算的結(jié)果激活相對(duì)應(yīng)的天線扇區(qū)，完成指向目標(biāo)的波束控制；當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)或本地天線系統(tǒng)發(fā)生位移，姿態(tài)改變時(shí)，算法模塊會(huì)根據(jù)目標(biāo)經(jīng)緯度、本地經(jīng)緯度及姿態(tài)做出實(shí)時(shí)的調(diào)整，改變相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果；邏輯控制模塊也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的改變，從而使得天線波束始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；并根據(jù)天線所在的地點(diǎn)對(duì)當(dāng)?shù)卮牌沁M(jìn)行計(jì)算，并補(bǔ)償誤差。

2.一種智能電控天線陣列控制方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1所述智能電控天線陣列控制系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

101：程序上電初始化后，算法模塊檢測(cè)GPS/BD數(shù)據(jù)、電子羅盤數(shù)據(jù)以及邏輯控制數(shù)據(jù)是否有效，若有效則將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可計(jì)算的浮點(diǎn)類型，否則，繼續(xù)檢測(cè)；

102：程序檢測(cè)是否收到磁偏角補(bǔ)償信號(hào)，若收到進(jìn)行全球磁場(chǎng)模型計(jì)算，得出當(dāng)?shù)卮牌菂?shù)值；否則，進(jìn)行用戶輸入或預(yù)存在存儲(chǔ)器中的目標(biāo)經(jīng)緯度信息檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)是否有效；

103：若數(shù)據(jù)有效將進(jìn)行目標(biāo)定位解算并得到計(jì)算結(jié)果，根據(jù)結(jié)果判斷天線陣列開啟方向并將其輸出給邏輯控制模塊并控制相應(yīng)的天線扇面打開或關(guān)閉。