【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息，特别是指基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法。
技术介绍
1、随着无人机(uav)技术的快速发展，其应用越来越广泛。在许多应用中，对大带宽微波数据链路的作用距离提出了越来越高的要求，通过提高地面或机载的发射机功率和增加接收机灵敏度的常规方式已经无法满足远距离通信要求，而使用定向天线提高机载端天线接收发射增益是一种比较有效的办法，且不会增加机载数据链路设备的重量和尺寸。
2、定向天线通过定向辐射和接收信号的方式，将能量作用在有用范围内，减少了能量耗散，提高了发射增益，因此被广泛运用于中远程无人机的测控通信，天线。但是，如果不能保证定向天线实时对准地面控制站天线，将使无人机与地面控制站之间信号中断，这不仅会丢失观测数据,影响任务的完成，还会造成无人机的失控，导致无人机丢失、坠毁等严重事故。因此，需要保证定向天线实时对准。
3、目前，天线采用的跟踪方式有如下几种：(1)自动跟踪方式：通过信号相位关系来进行方位角判断，实现自动跟踪；(2)手动跟踪：天线能按照摇柄移动的位置进行相应跟踪；(3)程序跟踪：程序跟踪由起飞信号启动，按照程序给出的位置数据运行天线，实现跟踪；(4)自动搜索：根据程序设置的运行方位、速度对信标进行自动搜索。若搜索到信标，天线自动转入自动跟踪。
4、然而，对于以上几种跟踪方式，大多是以地面跟踪机载的形式运行。在实际操作中，会遇到飞行条件、环境障碍物等诸多不利因素，此时的目标跟踪就会出现一定的误差。当前主流的自动跟踪大部分采用射频信号强弱方法，就是
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法。该方法可根据无人机和地面控制站各自的gps位置信息计算方位角，具有机动跟踪能力。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，包括以下步骤：
4、步骤1，地面控制站通过无线链路设备将地面控制站的位置p1上传给无人机的机载端通信设备；所述p1的大地经度为l1，大地纬度为b1；
5、步骤2，无人机的机载端通信设备利用gps接收机实时获取无人机的位置p2；所述p2的大地经度为n2，大地纬度为b2；
6、步骤3，若地面控制站与无人机的大地经度一致，则无人机根据地面控制站与无人机的大地纬度调整无人机的机载定向天线方位角为正北或正南，并通过无线链路设备控制地面控制站的地面控制站定向天线方位角为正南或正北，完成定向天线数字引导；
7、若地面控制站与无人机的大地纬度一致，则无人机根据地面控制站与无人机的大地经度调整无人机的机载定向天线方位角为正东或正西，并通过无线链路设备控制地面控制站的地面控制站定向天线方位角为正西或正东，完成定向天线数字引导；
8、若地面控制站与无人机的大地经纬度均不一致，则无人机根据p1与p2的大地经纬度结合白塞尔大地主题解算方法计算以下辅助参量：
9、
10、其中，e为地球的第一偏心率，e'为地球的第二偏心率，a为地球的长半轴长度，b为地球的短半轴长度；
11、
12、u1为地面控制站的归化纬度，u2为无人机的归化纬度；
13、l＝l2-l1；
14、l为地面控制站与无人机之间的椭球面经度差；
15、a1＝sinu1 sinu2；
16、a2＝cosu1 cosu2；
17、b1＝cosu1 sinu2；
18、b2＝sinu1 cosu2；
19、步骤4，若地面控制站与无人机同处于北半球，则选取北极点作为辅助点p，若地面控制站与无人机同处于南半球，则选取南极点作为辅助点p；无人机用逐次趋近法计算地面控制站与无人机之间的球面经度差λ以及地面控制站指向无人机的大地方位角a1，所述大地方位角a1为圆弧pp1与圆弧p1p2之间的方位角；
20、步骤5，无人机根据球面经度差λ计算无人机指向地面控制站的方位角a2，所述方位角a2为圆弧pp2与圆弧p2p1之间的方位角a2；
21、步骤6，无人机调整机载定向天线方位角为a2，并通过无线链路设备将大地方位角a1传输给地面控制站，地面控制站调整地面控制站定向天线方位角为a1，完成定向天线数字引导。
22、进一步地，所述步骤4中用逐次趋近法计算地面控制站与无人机之间的球面经度差λ以及地面控制站指向无人机的大地方位角a1的具体步骤为：
23、步骤401，设置指示迭代次数的变量i、迭代结束判决值以及球面经度变换差δi，令i＝0，δ0＝0；
24、步骤402，令λ＝l+δi；
25、p＝cosu2 sinλ,q＝b1-b2 cosλ；
26、
27、sinσ＝psina1+qcosa1,cosσ＝a1+a2 cosλ；
28、
29、其中，σ为地面控制站与无人机之间的球面弧长；
30、步骤403，若p＞0，q＞0，则令a1＝|a1|；
31、若p＞0，q＜0，则令a1＝180°-|a1|；
32、若p＜0，q＜0，则令a1＝180°+|a1|；
33、若p＜0，q＞0，则令a1＝360°-|a1|；
34、若cosσ＞0，则令σ＝σ；
35、若cosσ＜0，则令σ＝π-σ；
36、步骤404，sina0＝cosu1sina1；将圆弧p2p1延长线与赤道的交点记为p0，所述a0为圆弧pp0与圆弧p0p1之间的方位角；
37、δi+1＝[ασ-2β(2a1-cos2a0cosσ)sinσ]sina0；
38、其中，
39、cos2a0＝1-sin2a0；
40、步骤405，若δi+1-δi小于迭代结束判决值，则执行步骤5；否则令i＝i+1，返回步骤402。
41、进一步地，所述步骤5包括以下步骤：
42、步骤501，
43、步骤502，若cosu1sinλ＞0，b1cosλ-b2＞0，则令a2＝|a2|；
44、若cosu1sinλ＞0，b1cosλ-b2＜0，则令a2＝180°-|a2|；
45、若cosu1sinλ＜0，b1cosλ-b2＜0，则令a2＝180°+|a2|；
46、若cosu1sinλ＜0，b1cosλ-b2＞0，则令a2＝360°-|a2|。
47、由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：
48、1、本专利技术以白塞尔大地主题解算方法为基础，提出了一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，其特征在于，所述步骤4中用逐次趋近法计算地面控制站与无人机之间的球面经度差λ以及地面控制站指向无人机的大地方位角A1的具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于白塞尔大地主题解算方法的定向天线数字引导方法，其特征在于，所述步骤4中用逐次趋近法计算地面...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨承旺，郝亚峰，徐长纯，
申请(专利权)人：中电华鸿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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