[發明專利]天線波束姿態控制方法和系統

有效

• 申請號: 201710937027.7
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107785663B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 楊飛;袁世釗;劉冰;吳曉文
• 申請（專利權）人: 深圳市華訊方舟空間信息產業科技有限公司;華訊方舟科技有限公司
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;G05D3/12
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

1.一種天線波束姿態控制方法，其特征在于，包括：

控制天線在預設范圍內對衛星進行掃描并獲取天線波束矢量；

采集所述天線在掃描過程中的天線姿態參數；

對所述天線波束矢量、天線姿態參數進行姿態融合濾波處理以獲取天線的姿態角；

對所述姿態角進行坐標轉換以獲取天線的目標運行信息；

根據所述目標運行信息控制伺服傳動系統對所述衛星進行跟蹤，再根據天線追蹤衛星的天線波束矢量獲取所述姿態角以形成閉環；

其中所述天線波束矢量是根據天線掃描過程的方位偏差角和俯仰偏差角、以及檢測天線接收衛星發射的射頻信號的電平值獲取的；所述天線波束矢量為三維值，用天線波束矩陣表示：

式中，RSSI為天線波束矩陣；rssi為實時檢測天線接收衛星發射的射頻信號的電平值，Az為方位偏差角，El為俯仰偏差角。

2.根據權利要求1所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，所述獲取天線波束矢量包括：

獲取所述天線掃描過程的方位偏差角和俯仰偏差角；

檢測所述天線接收所述衛星發射的射頻信號的電平值；

根據所述方位偏差角、俯仰偏差角以及所述電平值獲取所述天線波束矢量。

3.根據權利要求2所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，所述獲取所述天線掃描過程的方位偏差角和俯仰偏差角，包括：

根據所述天線掃描的運動方程獲取所述方位偏差角和俯仰偏差角；其中，所述天線掃描的運動方程表示為：

az＝az₀+A_azsin(ωt)

el＝el₀+A_elcos(ωt)

式中，az為天線方位角，el為天線俯仰角，az₀為天線初始方位角；el₀為天線初始俯仰角度；ω為運動周期控制參量；A_az為天線方位角的振幅，A_el為天線俯仰角的振幅；

所述方位偏差角Az和俯仰偏差角El表示為：

4.根據權利要求3所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，根據所述方位偏差角、俯仰偏差角以及所述電平值獲取所述天線波束矢量，包括：

根據所述天線波束矩陣獲取天線波束矢量在X、Y、Z三軸的分量值：

式中，rssi_x、rssi_y、rssi_z分別為天線波束矢量在X、Y、Z三軸的分量值。

5.根據權利要求1所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，所述天線姿態參數包括角速度、加速度和磁場強度；

所述對所述天線波束矢量、天線姿態參數進行姿態融合濾波處理以獲取天線的姿態角，包括：

根據所述加速度的三軸分量、磁場強度的三軸分量和天線波束矢量的三軸分量形成觀察矩陣；

基于四元數對所述觀察矩陣、角速度進行姿態融合濾波處理，以解算出所述天線的姿態角。

6.根據權利要求5所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，所述融合濾波處理采用互補姿態濾波、梯度姿態濾波或拓展卡爾曼濾波。

7.根據權利要求1所述的天線波束姿態控制方法，其特征在于，所述姿態角用歐拉角表示；

所述對所述姿態角進行坐標轉換以獲取所述天線的目標運行信息，包括：

獲取天線的經緯度信息和目標衛星的經緯度信息；

根據所述天線的經緯度信息和目標衛星的經緯度信息計算地理坐標系下的方位角、俯仰角；

將所述地理坐標系轉換為載體坐標系，根據所述歐拉角和地理坐標系下的方位角、俯仰角獲取所述載體坐標系中的方位角、俯仰角。