[發明專利]一種智能電控天線陣列控制系統及方法

有效

• 申請號: 201611034049.4
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108092004B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李慧來;王湘寅;趙丕揚;司運梅;韓天昊
• 申請（專利權）人: 北京環佳通信技術有限公司
• 主分類號: H01Q3/24
• 分類號: H01Q3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種智能電控天線陣列控制系統，其特征在于，采用目標跟蹤及姿態位置補償算法，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個偶極子天線扇面組成，每個扇面的天線能被獨立控制；所述GPS/BD板卡包括GPS一個或多個頻點以及北斗一個或多個頻點，用于提供本地定位信息；所述電子羅盤采用3軸磁力計和3軸加速度計，用于提供本地姿態信息；所述控制終端用于傳輸用戶輸入的控制數據并顯示天線陣列當前狀態；所述控制邏輯板硬件由FPGA控制芯片、存儲器，串口控制接口芯片及驅動天線的接口組成，FPGA控制芯片內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模塊；

所述算法模塊用于采用經緯度解算目標位置信息，采用衛星信噪比計算GPS/BD信號強度信息，采用全球磁場模型解算本地磁偏角，并將計算結果實時傳送給邏輯控制模塊；當收到所述邏輯控制模塊磁偏角補償命令時，調用磁偏角補償子函數，根據解算固化在存儲器中的全球磁場模型的值進行磁偏角補償；

算法模塊主要是通過計算本地與目標點的經緯度，得到目標點在本地機體坐標系中的具體坐標，從而解算出目標的具體方位及距離，并將計算結果傳給邏輯控制模塊；在地球的地心空間直角坐標系中，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，Z軸的方向是由地心指向北極極點，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P的經緯度位置用此坐標系中XYZ三個參量來表示，其公式為：

其中，B為緯度，L為經度，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；經過坐標轉換之后可以得到P點的本地的東北天坐標系；此外，計算中還需加入磁羅盤傳出的本地姿態信息，得出機體系坐標，從而得出目標的具體位置；

所述邏輯控制模塊將天線陣列的狀態實時地傳送給控制終端用于顯示；將根據算法模塊實時計算的結果，打開或關閉相應的天線扇面，用于形成始終對準目標的射頻波束；將算法模塊計算的數據或用戶數據存儲在存儲器中；所述邏輯控制模塊還將根據程序設定自動發送磁偏角補償命令給算法模塊，通知其進行磁偏角補償，并校準計算結果；

智能電控天線陣列控制系統工作時，通過接收控制終端傳來的目標經緯度、高度信息，結合本地GPS/BD模塊產生的定位信息，以及本地電子羅盤傳出的本地姿態信息，通過算法模塊解算出目標所在本地坐標系的具體位置，得出具體方向角，距離；并將這些參數傳輸給邏輯控制模塊，在邏輯控制模塊中，會根據用戶的設定，讓天線陣列工作在全向模式或者是定向追蹤模式；當工作在追蹤模式時，控制模塊會根據計算的結果激活相對應的天線扇區，完成指向目標的波束控制；當目標點或本地天線系統發生位移，姿態改變時，算法模塊會根據目標經緯度、本地經緯度及姿態做出實時的調整，改變相應的計算結果；邏輯控制模塊也會進行相應的改變，從而使得天線波束始終對準目標；并根據天線所在的地點對當地磁偏角進行計算，并補償誤差。

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

101：程序上電初始化后，算法模塊檢測GPS/BD數據、電子羅盤數據以及邏輯控制數據是否有效，若有效則將其數據轉換為可計算的浮點類型，否則，繼續檢測；

102：程序檢測是否收到磁偏角補償信號，若收到進行全球磁場模型計算，得出當地磁偏角參數值；否則，進行用戶輸入或預存在存儲器中的目標經緯度信息檢測，檢測數據是否有效；

103：若數據有效將進行目標定位解算并得到計算結果，根據結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的天線扇面打開或關閉。