[發明專利]一種天線指向低軌通信衛星的角度控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011153090.X
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112350766B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 秦超;黃元慶;張碩;耿大孝;許海深;王一煥;劉寧
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種天線指向低軌通信衛星的角度控制方法，其特征在于，應用于天線的嵌入式控制單元中，包括以下步驟：

(1)通過處理器的GPIO接收GNSS接收機的秒脈沖信號，更新系統的UTC時間，并記錄連續兩次秒脈沖信號間隔內的系統時鐘計數，使用滑動平均確定1秒內的系統時鐘數，從而建立不低于毫秒級的內部時間系統；

(2)采用TLE軌道預報方法或瞬根法軌道預報方法，得到衛星的預測位置，并結合天線的所在位置，計算出天線指向衛星的地理角度；

(3)根據天線控制頻率f配置定時器，使得每經過N/f個脈沖時，以該時刻為t₀時刻，確定下一次角度控制的精確時間為t₀+t_predict+t_ins+t_trans，其中，N為1秒內的系統時鐘數，t_predict為執行步驟(2)的時間消耗，t_ins為執行步驟(4)的時間消耗，t_trans為將轉動角度傳給執行機構的時間消耗；

(4)根據慣導數據的歷史值預測下一次角度控制時的慣導數據；

(5)計算天線轉動角度：

C＝arcsin(-cE_dcAsAcθ-sE_dsθsA+cE_dcAcAsθsγ-sE_dcθsγcA+cE_dsAcγcA)

其中，A、E、C分別為天線轉動的方位角、俯仰角和交叉角，s、c分別為sin、cos的簡寫，A_d為天線的方位指向角，E_d為天線的俯仰指向角，ψ、θ和γ分別為航向角、俯仰角和橫滾角；

然后將轉動角度發送至執行機構。

2.根據權利要求1所述的一種天線指向低軌通信衛星的角度控制方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體方式為：

(201)獲取目標衛星的軌道參數，若軌道參數為TLE型軌道參數，則采用TLE軌道預報方法得到衛星的預測位置和速度，否則采用瞬根法軌道預報方法得到衛星的預測位置和速度；

(202)將衛星的預測位置投影到以天線所在位置為原點的東-北-天地理坐標下，得到坐標(r_x,r_y,r_z)；

(203)根據下式計算天線指向衛星的地理角度：

A_d＝arctan2(r_x,r_y)

其中，A_d為天線的方位指向角，E_d為天線的俯仰指向角。

3.根據權利要求1所述的一種天線指向低軌通信衛星的角度控制方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體方式為：

(401)使用平方預測器的估算方式，以線性二次曲線作為慣導數據的最佳逼近：

其中，ψ(t)、θ(t)和γ(t)分別為航向角、俯仰角和橫滾角，t為時間；為二次曲線的參數矩陣，其中的各參數值根據慣導數據的歷史值，基于最小二乘法進行擬合計算；

(402)將下一次角度控制的時間代入(401)的公式，得到所預測的下一次角度控制時的慣導數據。