[發明專利]一種用于一維相控陣天線的通信衛星跟蹤方法有效
| 申請號： | 202110289103.4 | 申請日： | 2021-03-18 |
| 公開（公告）號： | CN113097719B | 公開（公告）日： | 2022-08-30 |
| 發明（設計）人： | 張碩;馬立波;秦超;耿大孝;黃元慶;劉寧;王龍 | 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： | H01Q3/00 | 分類號： | H01Q3/00 |
| 代理公司： | 河北東尚律師事務所 13124 | 代理人： | 王文慶 |
| 地址： | 050081 河北省石家莊市*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 相控陣 天線 通信衛星 跟蹤 方法 | ||
本發明公開了一種用于一維相控陣天線的通信衛星跟蹤方法，涉及通信技術領域。該方法通過接收北斗接收機的時間信號，實現天線系統內部時統的建立；通過軌道預報算法，實時計算目標衛星的地理指向角度；根據安裝于天線上的航姿模塊的角度、角速度信息，和天線方位軸的運動信息，自動判斷天線安裝載體運動狀態；結合天線安裝載體運動狀態、天線接收到的衛星信號強度和接收機的工作狀態，動態調整天線的機械、電子掃描形式。本發明緩解了天線跟蹤精度與運動部分機械磨損的矛盾關系，并提高了天線跟蹤系統的可靠性。
技術領域
本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種用于一維相控陣天線的通信衛星跟蹤方法。
背景技術
在通信領域，一維相控陣天線是一種折中方案，其天線面相對于天線安裝基座傾斜放置，在方位上采用電機拖動天線面進行機械掃描，俯仰上通過控制天線各陣子的相位值進行電子掃描的方式，具有低輪廓、跟蹤速度快等特點。
天線跟蹤非地球同步衛星或傾斜軌道同步衛星時，由于相對于地球的位置不斷變化，需要實時獲取衛星理論指向角度。傳統方案中天線依賴于外部衛通終端或其他上位機提供的角度信息，對數據的精確同步有較高的要求。一維相控陣天線區別于傳統機械天線，其方位機掃、俯仰電掃的特點可以實現俯仰的快速掃描。但是，使用傳統的圓錐掃描方式無法充分發揮一維相控陣天線的優點，因此急需一種可用于一維相控陣天線的高精度跟蹤方法。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種用于一維相控陣天線的通信衛星跟蹤方法，該方法無需增加額外的硬件成本，可實現一維相控陣天線的高精度跟蹤，具有實施簡單、適用范圍廣的優點。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
一種用于一維相控陣天線的通信衛星跟蹤方法，包括以下步驟：
(1)接收北斗接收機的時間信號，實現天線系統內部時統的建立；
(2)通過天線控制系統內的軌道預報算法，實時計算目標衛星的地理指向角度；
(3)根據安裝于天線基座上的航姿模塊的角度、角速度信息，和天線方位軸的運動信息，計算天線指向衛星需要的轉動角度，自動判斷天線安裝載體運動狀態；結合天線安裝載體運動狀態、天線接收到的衛星信號強度和接收機的工作狀態，動態調整天線的機械、電子掃描形式，實現對通信衛星的跟蹤。
進一步的，所述步驟(2)的具體方式為：
(201)天線控制系統解析外部輸入或內部存儲的衛星TLE兩行根數，調用相應的SGP4/SDP4初始化模塊；
(202)使用軌道預報算法，并結合天線控制系統精確的時間信息和天線所在位置的經度、緯度和高度信息，預報當前時刻衛星在地理系下的方位指向角Ad和俯仰指向角Ed。
進一步的，所述步驟(3)的具體方式為：
(301)通過天線基座平臺上安裝的航姿模塊，采集其輸出的航向角ψ、俯仰角θ、橫滾角γ，使用下式進行天線方位轉動角Aj和俯仰轉動角Ej的計算，并將天線引導至計算角度：
Ej＝asin[sγ·cE·s(A-ψ)-sθ·cγ·cE·c(A-ψ)+cθ·cγ·sE]
式中，s、c分別是sin、cos的簡寫，E為俯仰掃描角度幅值，A為方位掃描角度幅值；
(302)判斷接收機的工作狀態，若天線無法從接收機獲取正確的衛星強度信號，則天線直接保持程序引導過程，直到接收機恢復正常；若天線從接收機獲取正確的衛星強度信號，則天線進行小范圍信號掃描，直至衛星強度信號達到最大值Pmax，此時停止掃描，修正航姿模塊輸出的航向角ψ，天線保持程序引導過程；
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