一種車(chē)載靜中通衛(wèi)通天線的快速跟蹤技術(shù)

米青超 馬吉文 王志超

【摘? 要】為了使車(chē)載靜中通衛(wèi)通天線能快速準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星，論文提出了一種應(yīng)用傾角儀獲取空間指向的快速跟蹤技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于多種靜中通衛(wèi)通天線，實(shí)踐表明，該技術(shù)很好地實(shí)現(xiàn)了車(chē)載靜中通天線快速準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星的目的，保證了衛(wèi)星通信的穩(wěn)定連續(xù)。

【Abstract】In order to enable the vehicle satellite communication antenna in statics to fastly and accurately track the target satellite， the paper proposes a fast tracking technology that applies an inclinometer to obtain the spatial orientation. The technology has been successfully applied to a variety of? satellite communication antennas in statics. Practice has shown that this technology has well achieved the goal of fast and accurate tracking of target satellite by vehicle satellite communication antenna in statics， ensuring stable and continuous satellite communication.

【關(guān)鍵詞】車(chē)載靜中通衛(wèi)通天線;傾角儀;快速跟蹤

【Keywords】vehicle satellite communication antenna in statics; inclinometer; fast tracking

【中圖分類號(hào)】TN927+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）05-0171-03

1 引言

隨著天線行業(yè)的發(fā)展，對(duì)天線的各種指標(biāo)要求也越來(lái)越高，對(duì)車(chē)載靜中通天線來(lái)說(shuō)，除準(zhǔn)確捕獲衛(wèi)星等基本功能外，現(xiàn)在對(duì)跟蹤時(shí)間和跟蹤性能的要求也越來(lái)越高。對(duì)于精準(zhǔn)衛(wèi)星的研究也逐漸多樣。但是在實(shí)際情況中，由于不可避免地存在測(cè)量誤差、變形誤差、傳遞對(duì)準(zhǔn)誤差、標(biāo)校誤差等誤差，導(dǎo)致天線指向精度低、對(duì)星時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)甚至無(wú)法完成對(duì)星，導(dǎo)致跟蹤比較困難?；谏鲜鲈颍岢鰧A角儀直接與天線饋源同軸安裝，直接獲取天線電軸角度，避免了測(cè)量誤差以及標(biāo)校誤差等，從而提高了天線的指向精度。

2 車(chē)載靜中通系統(tǒng)

車(chē)載靜中通天線系統(tǒng)主要由天線和天線控制單元組成，如圖1所示。天線安裝在車(chē)頂位置，天線控制單元安裝在艙內(nèi)機(jī)柜中，通過(guò)天線控制單元可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線的控制，操作天線完成跟蹤捕獲流程。

天線的通用數(shù)據(jù)包括：載體的經(jīng)度、緯度、航向、傾角儀感應(yīng)的電軸的角度與橫傾、衛(wèi)星信息、理論角等。其中，衛(wèi)星信息包括：衛(wèi)星經(jīng)度、頻率、極化方式、信噪比、場(chǎng)強(qiáng)等。天線的獨(dú)有數(shù)據(jù)包括：電機(jī)速度、軸角等。

3 跟蹤工作原理

3.1 跟蹤流程

根據(jù)用戶設(shè)置的星位和載體當(dāng)前的經(jīng)緯度位置計(jì)算天線對(duì)星的目標(biāo)地理角度，然后再根據(jù)地理角度和載體當(dāng)前的姿態(tài)信息進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)天線轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)角度進(jìn)行目標(biāo)捕獲，直接采用地理角度進(jìn)行位置閉環(huán)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索、主副瓣識(shí)別，以及最大值掃描成功后轉(zhuǎn)入跟蹤中。

3.2 捕獲流程

根據(jù)用戶設(shè)置的星位和載體當(dāng)前的經(jīng)緯度位置計(jì)算天線對(duì)星的目標(biāo)地理角度后，再根據(jù)坐標(biāo)變換引導(dǎo)天線轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置，此時(shí)俯仰角度來(lái)自傾角儀采集的空間指向角度作為俯仰角度來(lái)源。捕獲流程圖如圖2所示。

3.3 搜索流程

在天線捕獲完成后，轉(zhuǎn)入搜索過(guò)程，進(jìn)行信號(hào)的粗搜索與精搜索過(guò)程。粗搜索以接收機(jī)鎖定為判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)接收機(jī)鎖定后，轉(zhuǎn)入精搜索，否則在搜索完畢后，轉(zhuǎn)入指向跟蹤，保持指向，等待重啟跟蹤。粗搜索流程如圖3所示，精搜索流程圖如圖4所示。

3.4 對(duì)星流程

在執(zhí)行搜索后，轉(zhuǎn)入對(duì)星流程中。當(dāng)搜索成功后，轉(zhuǎn)入對(duì)星流程過(guò)程中，流程圖如圖5所示，但是天線可能處于遮擋區(qū)域或其他原因?qū)е滤阉魇?，為了避免天線重復(fù)相同搜索過(guò)程，則轉(zhuǎn)向指向跟蹤，流程圖如圖6所示，天線進(jìn)行位置保持，等待時(shí)間結(jié)束后，重啟搜索流程。

4 結(jié)論

通過(guò)將傾角儀與天線饋源同軸安裝，直接采集天線電軸角度，避免出現(xiàn)誤差累計(jì)，直接采用地理角閉環(huán)搜索衛(wèi)星，并且根據(jù)上述設(shè)計(jì)跟蹤流程，實(shí)現(xiàn)了天線的快速跟蹤，并大大縮短了天線的對(duì)星時(shí)間，將對(duì)星時(shí)間縮短到之前的1/2，并在實(shí)際天線的應(yīng)用實(shí)踐中得到驗(yàn)證，從而完成理論的產(chǎn)生到實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程。