[發(fā)明專利]一種低剖面衛(wèi)星通信天線的伺服控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811204727.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN111064002B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏偉;鈕浪;古照勇;陳斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 正成集團(tuán)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q3/00
• 分類號(hào): H01Q3/00;H01Q3/01;H01Q1/38;G05D3/12
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發(fā)明公開了一種低剖面衛(wèi)星通信天線的伺服控制方法，通過目標(biāo)衛(wèi)星當(dāng)前相對(duì)本地的大地坐標(biāo)方位角、大地坐標(biāo)俯仰角以及低剖面衛(wèi)星通信天線當(dāng)前的姿態(tài)角來計(jì)算該天線的波束當(dāng)前的實(shí)時(shí)方位角和實(shí)時(shí)俯仰角，然后基于該實(shí)時(shí)方位角和實(shí)時(shí)俯仰角以及預(yù)設(shè)的表征了饋電層和輻射層之間的相對(duì)角與該低剖面衛(wèi)星通信天線的波束指向的對(duì)應(yīng)關(guān)系的函數(shù)來計(jì)算目標(biāo)相對(duì)角和目標(biāo)方位角，并以此為依據(jù)分別驅(qū)動(dòng)輻射層和饋電層轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再根據(jù)輻射層已轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械角度分別計(jì)算出第一極化層和第二極化層需要轉(zhuǎn)動(dòng)的第一目標(biāo)角度和第二目標(biāo)角度，并以此為依據(jù)驅(qū)動(dòng)第一極化層和第二極化層轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到四層天線面一同轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，天線實(shí)時(shí)跟蹤衛(wèi)星的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種低剖面衛(wèi)星通信天線的伺服控制方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信天線技術(shù)也得到了長足的進(jìn)步，從第一代600mm高度的切割“拋物面”天線，到第二代300mm高度的平板喇叭陣列天線，再到國外新提出的第三代110mm高度的平面陣列連續(xù)橫向支節(jié)天線，第三代天線也稱為低剖面衛(wèi)星通信天線，這種天線結(jié)構(gòu)不需要附加額外的射頻器件(如移相器、T/R模塊、控制模塊等)便能實(shí)現(xiàn)二維掃描的功能，而且超低的天線剖面高度，使天線整體安裝簡捷方便，更利于共形隱身和減小風(fēng)阻。

衛(wèi)星通信天線一般安裝在移動(dòng)載體上，如安裝在汽車、火車、輪船上等。由于廣播衛(wèi)星、通信衛(wèi)星都屬于定點(diǎn)衛(wèi)星，衛(wèi)星定位于赤道上空約四萬公里處，所以如果要保證載體在運(yùn)動(dòng)的過程中信號(hào)傳輸不中斷，就必須要保證天線始終準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。對(duì)于國外提出的低剖面衛(wèi)星通信天線而言，我國在實(shí)現(xiàn)這種低剖面衛(wèi)星通信天線對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤的方面尚處于空白，因此，如何實(shí)現(xiàn)低剖面衛(wèi)星通信天線對(duì)衛(wèi)星的跟蹤成為現(xiàn)在亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低剖面衛(wèi)星通信天線的伺服控制方法，所述低剖面衛(wèi)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(jì)算目標(biāo)衛(wèi)星當(dāng)前相對(duì)于本地的大地坐標(biāo)方位角A、大地坐標(biāo)俯仰角B以及大地坐標(biāo)極化角C；

S4：根據(jù)所述大地坐標(biāo)方位角A、所述大地坐標(biāo)俯仰角B和所述低剖面衛(wèi)星通信天線的姿態(tài)角計(jì)算當(dāng)前所述低剖面衛(wèi)星通信天線的波束在天線直角坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)方位角a和實(shí)時(shí)俯仰角b；

S6：基于所述實(shí)時(shí)方位角a、所述實(shí)時(shí)俯仰角b和預(yù)設(shè)的擬合非線性函數(shù)計(jì)算為實(shí)現(xiàn)所述低剖面衛(wèi)星通信天線對(duì)準(zhǔn)所述目標(biāo)衛(wèi)星，所述輻射層和所述饋電層之間需要滿足的目標(biāo)相對(duì)角和所述饋電層需要轉(zhuǎn)動(dòng)的目標(biāo)方位角；所述擬合非線性函數(shù)表征了所述饋電層和所述輻射層之間的相對(duì)角與所述低剖面衛(wèi)星通信天線的波束指向的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

S8：根據(jù)所述目標(biāo)相對(duì)角和所述目標(biāo)方位角驅(qū)動(dòng)所述輻射層和所述饋電層轉(zhuǎn)動(dòng)；

S10：根據(jù)所述大地坐標(biāo)極化角C和所述輻射層當(dāng)前已轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械角度分別計(jì)算所述第一極化層和所述第二極化層需要轉(zhuǎn)動(dòng)的第一目標(biāo)角度和第二目標(biāo)角度；

S12：驅(qū)動(dòng)所述第一極化層以所述第一目標(biāo)角度轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述第二極化層以所述第二目標(biāo)角度轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述低剖面衛(wèi)星通信天線對(duì)所述目標(biāo)衛(wèi)星的跟蹤。

進(jìn)一步地，所述大地坐標(biāo)方位角A、大地坐標(biāo)俯仰角B以及大地坐標(biāo)極化角C分別按照以下公式計(jì)算：

其中,φ₂為目標(biāo)衛(wèi)星的經(jīng)度，φ₁為本地經(jīng)度，β為本地緯度。

進(jìn)一步地，所述低剖面衛(wèi)星通信天線的姿態(tài)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(shí)時(shí)方位角a和所述實(shí)時(shí)俯仰角b分別按照以下公式計(jì)算：