移动载体卫星天线接收跟踪系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种卫星天线。本发明专利技术公开了一种移动载体卫星天线接收跟踪系统的控制方法，定位抛物面天线方位角和俯仰角的零点位置，天线控制单元接收ＧＰＳ的地理经纬度信号，然后算出抛物面天线对卫星的方位角和俯仰角；抛物面天线根据算出的方位角和俯仰角抬到相应的位置，然后开始大范围搜索，在搜索过程中，天线控制单元时刻采集卫星锁定电平，当卫星锁定电平有变化时，即天线锁定卫星；当天线锁定卫星后，抛物面天线即转入跟踪状态，在跟踪状态中，抛物面天线根据电子波束扫描的方法来消除误差信号，使抛物面天线时刻对准卫星。本发明专利技术跟踪精度高，成本低，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卫星天线。具体涉及一种移动载体卫星天线接收跟踪系统的控制 方法。
技术介绍
移动载体卫星跟踪系统是实现地球站与卫星之间的通信。由于卫星信号极其微弱 且有极强的方向性，为使在运动载体(如车、船、火车等)上可以接收到稳定的信号，必须使 天线系统实时的对准卫星，在移动的载体上利用天线控制单元实时检测天线与卫星的偏差 及时对天线的姿态进行调整以满足通讯的要求。跟踪技术已经成为天线控制单元的核心。卫星天线控制器所利用的跟踪技术主要是雷达目标跟踪算法，有步进跟踪、圆锥 扫描跟踪、单脉冲跟踪，用不同的跟踪技术就会有不同的性价比。早期跟踪卫星天线的设计 中圆锥扫描跟踪使用最为广泛，但因为机械结构复杂，后来在小型的地球站的设计中逐步 被单脉冲跟踪和步进跟踪所取代。步进跟踪的机械结构简单、算法容易理解、精度也较高， 但其对天线的机械损耗比较大、跟踪精度受到机械性能的影响。随着电子工业的发展、跟踪 要求的提高，现代雷达的设计中多采用单脉冲跟踪方法。此种方法可以在利用一个脉冲时 间得到目标的精确位置，但实现极为昂贵，不适合民用卫星跟踪系统。因此、开发一种性能 比步进跟踪优越而且使天线寿命延长的方法有重要的实际经济意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种跟踪精度高，产品成本低，使用寿命长的移动载体卫星 天线接收跟踪系统。为了达到上述目的，本专利技术有如下技术方案本专利技术的一种，有以下步骤1)系统初始化定位抛物面天线方位角和俯仰角的零点位置，天线控制单元接收 GPS的地理经纬度信号，然后算出抛物面天线对卫星的方位角和俯仰角；2)抛物面天线根据算出的方位角和俯仰角抬到相应的位置，然后开始大范围搜 索，在搜索过程中，天线控制单元时刻采集卫星锁定电平，当卫星锁定电平有变化时， 即天线锁定卫星；3)当天线锁定卫星后，抛物面天线即转入跟踪状态，在跟踪状态中，抛物面天线根 据电子波束扫描的方法来消除误差信号，使抛物面天线时刻对准卫星。其中，所述电子波束扫描的方法步骤1)微处理器开关扫描板上的开关管，从而使馈源侧向偏离焦点，形成一个与瞄准 轴成一定角度的波束；2)然后，顺序开关开关管，在空间形成圆锥形波束；3)当目标在瞄准轴上时，所有回波脉冲幅度相同，无误差信号；当目标偏离瞄准轴时，回波脉冲幅度产生起伏变化，形成与馈源旋转频率相同的交流误差信号；交流误差信 号的大小决定于目标偏离瞄准轴的角度；交流误差信号的相位则决定于目标偏离瞄准轴的 方向；4)此交流误差信号通过卫星解调电路输出给波形整形电路，波形整形电路把提取 出来的交流误差信号送到微处理器中，微处理器再把此信号分解为方位角和俯仰角的大小 和相位，分解后的大小和方向通过PID处理后，变换成脉冲和方向控制步进电机来消除抛 物面天线和卫星的偏差。其中，所述步进电机包括方位电机、俯仰电机。由于采取了以上技术方案，本专利技术的优点在于1、本专利技术利用上述技术方案，以电子波束成形判断天线几何中心轴与卫星信号的 偏转的方向和大小，因此以最简单、经济的方式实现天线的高精度的快速电子扫描跟踪。2本专利技术既不需要复杂的机械系统，也不需要多信道跟踪接收机，其结构简单，价 格便宜，且使用寿命长。附图说明图1为本专利技术移动载体卫星天线接收跟踪系统的工作流程图；图2为本专利技术电子波束扫描的方法的工作流程图；图3为本专利技术的方框示意图；图4为本专利技术GPS天线结构的示意图；图5为图2的左视图；图6为本专利技术扫描板的结构示意图。图中1、抛物面天线；2、俯仰电机带轮；3、方位底盘；4、方位大带轮；5、方位中心 轴；7、滚花螺母；8、微处理器安装盒；9、盒盖；11、天线支架；12、方位电机支架；13、微处理 器安装盒支架；16、俯仰传动大带轮；17、压带板；18、天线支撑弯板；19、俯仰轴螺柱；20、 轴承挡盖；21、轴承内圈挡套；22、轴承挡套；24、高频头；25、扫描板；26、高频头支架组件； 27、角接触球轴承；28、深沟球轴承；29、锁紧螺母；30、方位同步带；31、俯仰一级同步带； 32、微处理器；35、卫星信号解调电路；36、波形整形电路；37、串行通讯II ；38、遥控指示器； 39、串行通讯I ；40、GPS天线；41、极化电机驱动电路；42、极化器；44、方位电机驱动电路； 45、方位电机；47、俯仰电机驱动电路；48、俯仰电机；50、振子天线；51、开关管；52、基板。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参见图1，本专利技术的一种DPS天线40 开始初始化定位天线方位角和俯仰角的零点位置，天线控制单元接收GPS信号的地理经 纬度，然后算出天线对卫星的方位角和俯仰角；DPS天线寻星天线根据算出的方位角和俯 仰角抬到相应的位置，然后开始大范围搜索，在搜索过程中，天线控制单元时刻采集卫星锁 定电平，当卫星锁定电平有变化时，即天线锁定卫星；DPS天线跟踪当天线锁定卫星后，天 线即转入跟踪状态，在跟踪状态中，天线根据电子波束扫描的方法来消除误差信号，使天线 时刻对准卫星。参见图2，所述电子波束扫描的方法微处理器开关扫描板上的开关管51，从而使 馈源侧向偏离焦点，形成一个与瞄准轴成一定角度的波束。然后，顺序开关开关管51，在空 间形成圆锥形波束(类似于圆锥扫描产生的波束)。当目标在瞄准轴上时，所有回波脉冲幅 度相同，无误差信号。当目标偏离瞄准轴时，回波脉冲幅度产生起伏变化，形成与馈源旋转 频率相同的交流误差信号。交流误差信号的大小决定于目标偏离瞄准轴的角度；交流误差 信号的相位则决定于目标偏离瞄准轴的方向。此交流误差信号通过卫星信号解调电路35输出给波形整形电路36，波形整形电 路36通过滤波把提取出来的交流误差信号送到微处理器32中，微处理器32再把此信号分 解为方位和俯仰的大小和相位，分解后的大小和方向通过微处理器内的PID处理后，变换 成脉冲和方向控制步进电机来消除天线和卫星的偏差。本专利技术的一种移动载体卫星天线接收跟踪系统，由GPS天线40、高频头24、与高频 头24连接的卫星信号解调电路35、与卫星信号解调电路35连接的波形整形电路36，还包 括微控器32、扫描板25、与GPS天线40连接的串行通讯I 39、遥控指示器38、与遥控指示 器38连接的串行通讯II 37、方位电机驱动电路44、俯仰电机驱动电路47、极化电机驱动电 路41、方位电机15、俯仰电机48、极化器42、天线支架11组成；所述GPS天线40由抛物面 天线1、俯仰电机带轮2、方位底盘3、方位大带轮4、方位中心轴5、天线支架11、方位电机支 架12、俯仰传动大带轮16、天线支撑弯板18、俯仰轴螺柱19、深沟球轴承28、高频头支架组 件26、角接触球轴承27、锁紧螺母29、方位同步带30、俯仰一级同步带31组成；所述扫描板 25由基板52、基板上的振子天线50、开关管51组成。本专利技术主要部件的作用所述微控器32输入为GPS信号，波形整理后的信号，遥控指示器38发来的控制信 号；输出信号用于控制扫描板25、极化驱动电路41，方位驱动电路44、俯仰驱动电路47。所述扫描板25工作原理为电子波束成形也称为电子波束倾斜，使用电子开关管 51控制扫描板25上的振子天线50，通过微控器32对其实现对天线波束四个位置的顺序扫 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动载体卫星天线接收跟踪系统的控制方法，其特征在于有以下步骤：１）系统初始化：定位抛物面天线方位角和俯仰角的零点位置，天线控制单元接收ＧＰＳ的地理经纬度信号，然后算出抛物面天线对卫星的方位角和俯仰角；２）抛物面天线根据算出的方位角和俯仰角抬到相应的位置，然后开始大范围搜索，在搜索过程中，天线控制单元时刻采集卫星锁定电平，当卫星锁定电平有变化时，即天线锁定卫星；３）当天线锁定卫星后，抛物面天线即转入跟踪状态，在跟踪状态中，抛物面天线根据电子波束扫描的方法来消除误差信号，使抛物面天线时刻对准卫星。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红利，史跃文，
申请(专利权)人：北京中星讯达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]