[發明專利]一種對星控制系統及方法

在審

• 申請號: 202110834550.3
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113568442A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 周熙軍;方瑞銀;趙憲臣;李建志;李美諺;李鴻偉;王傳超;蔡學福;宋紅艷;劉文慧;陳永秀
• 申請（專利權）人: 山東泉清通信有限責任公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 黃曉燕

本發明提供了一種對星控制系統及方法，系統包括微控制器、驅動器、電機、陀螺儀和慣導；微控制器對慣導和陀螺儀獲取的數據進行處理，得到載體的姿態信息，并將姿態信息進行坐標轉換，將載體的三軸擾動轉換為包括方位和俯仰的兩軸跟蹤參數，并基于兩軸跟蹤參數控制驅動器驅動電機動作；電機包括方位電機和俯仰電機，用于分別調整天線的方位角和俯仰角。本發明通過坐標轉換，將載體運動過程中產生的三軸擾動數據進行處理，得到基于方位和俯仰的兩軸變化數據，在對現有控制系統較小改動的情況下，基于兩軸架構實現三軸擾動的跟蹤，提高跟蹤精度，克服現有技術因僅忽略橫滾造成跟蹤誤差的問題。

技術領域

本發明涉及天線跟蹤技術領域，尤其是一種對星控制系統及方法。

背景技術

現有動中通設備中一般通過捷聯慣導以及陀螺儀計算得到天線載體的姿態角，再由天線控制單元控制俯仰電機和方位電機來旋轉相應的角度達到天線跟蹤的目的。

兩軸跟蹤系統只有方位和俯仰，而實際載體的擾動是方位、俯仰和橫滾三個方向的擾動，跟蹤精度低。

發明內容

本發明提供了一種對星控制系統及方法，用于解決現有天線跟蹤精度低的問題。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

本發明第一方面提供了基于波束掃描平面天線的對星控制系統，包括波束掃描平面天線，所述系統還包括微控制器、驅動器、電機、陀螺儀和慣導；所述微控制器對慣導和陀螺儀獲取的數據進行處理，得到載體的姿態信息，并將所述姿態信息進行坐標轉換，將載體的三軸擾動轉換為包括方位和俯仰的兩軸跟蹤參數，并基于所述兩軸跟蹤參數控制驅動器驅動電機動作；所述電機包括方位電機和俯仰電機，用于分別調整天線的方位角和俯仰角。

進一步地，所述兩軸跟蹤參數為微控制器坐標轉換的計算值與系數K的乘積，所述系數K滿足：

上式中，S為當前方位速度，由陀螺儀獲得；ΔANG為位置誤差，為位置指令輸入與位置跟蹤輸出值的差。

進一步地，所述驅動器包括速度控制器和電流控制器，分別用于獲取當前電機的運行速度和電流，并結合微控制器發送的所述跟蹤數據進行速度和電流的反饋控制。

進一步地，所述陀螺儀與驅動器連接，陀螺儀將獲取的載體三個軸向的轉動速度發送至驅動器，所述驅動器控制電機反向旋轉，響應載體的速度擾動。

進一步地，所述微控制器包括穩定PID控制單元，所述穩定PID控制單元基于陀螺儀提供的載體運動速度，計算電機的跟蹤速度，并將所述跟蹤速度發送給驅動器。

進一步地，所述控制系統還包括電平采集器，所述微控制器包括步進跟蹤控制器；所述電平采集器用于接收衛星的電平信號，所述步進跟蹤控制器控制波束角通過固定角度確定半徑，所述前次跟蹤得到的電平信號最大值處為圓心，進行波速掃描跟蹤。

本發明第二方面提供了基于波束掃描平面天線的對星控制方法，所述方法包括以下步驟：

對慣導和陀螺儀獲取的數據進行處理，得到載體的位置信息，所述位置信息包括姿態信息和經緯度信息；

將所述姿態信息進行坐標轉換，結合載體位置信息和目標衛星位置信息，將載體的三軸擾動轉換為包括方位和俯仰的兩軸跟蹤參數；基于所述兩軸跟蹤參數控制驅動器驅動電機動作，所述電機包括方位電機和俯仰電機，分別調整天線的方位角和俯仰角。

進一步地，所述方法還包括：

獲取載體三個軸向的轉動速度發送至驅動器，所述驅動器控制電機反向旋轉，響應載體的速度擾動。

進一步地，所述方法還包括：

獲取載體運動速度，基于所述載體運動速度，計算電機的跟蹤速度，并將所述跟蹤速度發送給驅動器，驅動電機轉動。