[發明專利]一種低剖面衛星通信天線的伺服控制方法

有效

• 申請號: 201811204727.6
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111064002B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 魏偉;鈕浪;古照勇;陳斯
• 申請（專利權）人: 正成集團科技有限公司
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;H01Q3/01;H01Q1/38;G05D3/12
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.一種低剖面衛星通信天線的伺服控制方法，其特征在于，所述低剖面衛星通信天線包括從上至下平行疊放的第一極化層、第二極化層、輻射層以及饋電層，所述方法包括以下步驟：

S2：計算目標衛星當前相對于本地的大地坐標方位角A、大地坐標俯仰角B以及大地坐標極化角C；

S4：根據所述大地坐標方位角A、所述大地坐標俯仰角B和所述低剖面衛星通信天線的姿態角計算當前所述低剖面衛星通信天線的波束在天線直角坐標系中的實時方位角a和實時俯仰角b；

S6：基于所述實時方位角a、所述實時俯仰角b和預設的擬合非線性函數計算為實現所述低剖面衛星通信天線對準所述目標衛星，所述輻射層和所述饋電層之間需要滿足的目標相對角和所述饋電層需要轉動的目標方位角；所述擬合非線性函數表征了所述饋電層和所述輻射層之間的相對角與所述低剖面衛星通信天線的波束指向的對應關系；

S8：根據所述目標相對角和所述目標方位角驅動所述輻射層和所述饋電層轉動；

S10：根據所述大地坐標極化角C和所述輻射層當前已轉動的機械角度分別計算所述第一極化層和所述第二極化層需要轉動的第一目標角度和第二目標角度；

S12：驅動所述第一極化層以所述第一目標角度轉動，并驅動所述第二極化層以所述第二目標角度轉動實現所述低剖面衛星通信天線對所述目標衛星的跟蹤；

所述擬合非線性函數為在對所述低剖面衛星通信天線進行伺服控制之前，通過將所述低剖面衛星通信天線置于微波暗室中進行試驗得到，步驟包括：

將所述低剖面衛星通信天線的天線直角坐標系與所述微波暗室的直角坐標系重合；

以預設角度為步長使所述輻射層和所述饋電層的相對角在360度的范圍內遞增，并針對每一相對角，所述低剖面衛星通信天線發射指定頻率的電磁波給所述微波暗室；

所述微波暗室將接收到的電磁波最強的點作為主瓣中心點，并測量該點在所述微波暗室直角坐標系中的坐標；

根據各相對角與對應測量得到的主瓣中心點的坐標得到第一擬合非線性函數和第二擬合非線性函數，所述第一擬合非線性函數表征了所述低剖面衛星通信天線的波束方位角與相對角之間的對應關系，所述第二擬合非線性函數表征了所述相對角與所述低剖面衛星通信天線的波束俯仰角的對應關系；

所述根據各相對角與對應測量得到的主瓣中心點的坐標得到第一擬合非線性函數和第二擬合非線性函數的步驟包括：

根據各相對角與對應測量得到的主瓣中心點的坐標，以三維正弦函數為基函數進行擬合分別得到第一擬合非線性函數和第二擬合非線性函數；

計算所述目標相對角和所述饋電層需要轉動的目標方位角的步驟包括：

將所述實時俯仰角b代入所述第二擬合非線性函數進行計算得到所述目標相對角；

將所述目標相對角代入所述第一擬合非線性函數進行計算，并將該計算結果與所述實時方位角a相加得到所述目標方位角。

2.如權利要求1所述的低剖面衛星通信天線的伺服控制方法，其特征在于，所述大地坐標方位角A、大地坐標俯仰角B以及大地坐標極化角C分別按照以下公式計算：

其中,φ₂為目標衛星的經度，φ₁為本地經度，β為本地緯度。

3.如權利要求1所述的低剖面衛星通信天線的伺服控制方法，其特征在于，所述低剖面衛星通信天線的姿態角包括天線航向角H、天線俯仰角P以及天線橫滾角R；所述實時方位角a和所述實時俯仰角b分別按照以下公式計算：

b＝arcsin[cos B×sin R×sin(A-H)-cos R×sin P×cos(A-H)+sin B×cos R×cosP]。

4.如權利要求1所述的低剖面衛星通信天線的伺服控制方法，其特征在于，所述第一目標角度和所述第二目標角度分別按照以下公式計算：

D₁＝a₂+C；

D₂＝a₂+0.5×C；

其中，D₁為第一目標角度，D₂為第二目標角度，a₂為所述輻射層相對于初始狀態已轉動的機械角度。