[發明專利]一種基于多波束天線的導航裝置

在審

• 申請號: 202110976934.9
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113701751A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 郭金庫;龍正平
• 申請（專利權）人: 西安大衡天成信息科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/47;H01Q1/22;H01Q3/02;H01Q3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，包括：

多波束天線，配置于運動載體；

慣性測量組件或慣性導航系統，搭載于運動載體，在運動載體的運動過程中，感知運動載體的運動信息，輸出運動載體姿態角以及姿態角變化率；

波束控制模塊，搭載于運動載體，在運動載體的運動過程中保持每個天線波束始終對準相應的衛星，輸出對準時的天線波束指向信息；

導航計算模塊，基于每個天線波束對準衛星時的運動載體姿態角及運動載體姿態角偏差、衛星當前位置信息、慣性測量組件或者慣性導航系統的輸出信息，融合輸出運動載體導航位置信息。

2.根據權利要求1所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述運動載體為導彈、飛機、艦船、炮彈或車輛，所述衛星為GEO、MEO或LEO衛星。

3.根據權利要求1所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述多波束天線為合成多波束天線或相控陣多波束天線。

4.根據權利要求3所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述合成多波束天線為反射面天線、平板天線或單波束相控陣天線；所述相控陣多波束天線為機械相控陣多波束天線、半導體相控陣天線、超材料相控陣天線、光學相控陣天線或DBF相控陣天線。

5.根據權利要求1所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述波束控制模塊利用運動載體經緯度信息、運動載體的姿態角以及衛星位置計算確定每個天線波束指向，即方位角、俯仰角，并按照接收信號能量最大的原則控制波束調整，實現控制每個天線波束精準對準對應衛星。

6.根據權利要求1所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，還包括：

多普勒頻移跟蹤模塊，接收每個天線波束獲得的衛星信標或載波信號，并測量獲得信號中由于運動載體運動帶來的多普勒頻率信息，輸出給導航計算模塊進行融合。

7.根據權利要求6所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述多普勒頻移跟蹤模塊測量衛星信標或載波信號相對于設定頻率的多普勒頻移，并考慮傳播路徑對多普勒頻移的影響。

8.根據權利要求6所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述多普勒頻移跟蹤模塊包含多個通道，每個通道對應一個天線波束，每個通道獨立測量獲得運動載體相對于對應衛星的多普勒頻移。

9.根據權利要求8所述基于多波束天線的導航裝置，其特征在于，所述導航計算模塊融合得到運動載體導航位置信息的方法如下：

當天線波束個數k大于或等于2時，利用k個衛星的位置、k個天線波束指向信息，直接根據空間關系計算運動載體的位置；

當天線波束個數k為1時：

利用單個衛星的位置、單個天線波束接收到的多普勒信息，基于多普勒導航原理實現運動載體的定位導航；或，

利用單個衛星的位置、單個天線波束指向信息、單個天線波束接收到的多普勒信息，融合輸出運動載體導航位置信息；或，

利用單個衛星的位置、單個天線波束指向信息、單個天線波束接收到的多普勒信息，融合輸出運動載體導航位置信息；或，

利用天線波束對準衛星時運動載體姿態角及運動載體姿態角偏差、衛星當前位置信息、天線波束接收到的衛星信號多普勒頻率信息、慣性測量組件或者慣性導航系統的輸出信息，融合輸出運動載體導航位置信息。