米青超 馬吉文 王志超

【摘? 要】為了使車載靜中通衛(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，實踐表明，該技術(shù)很好地實現(xiàn)了車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】TN927+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0171-03

1 引言

隨著天線行業(yè)的發(fā)展，對天線的各種指標(biāo)要求也越來越高，對車載靜中通天線來說，除準(zhǔn)確捕獲衛(wèi)星等基本功能外，現(xiàn)在對跟蹤時間和跟蹤性能的要求也越來越高。對于精準(zhǔn)衛(wèi)星的研究也逐漸多樣。但是在實際情況中，由于不可避免地存在測量誤差、變形誤差、傳遞對準(zhǔn)誤差、標(biāo)校誤差等誤差，導(dǎo)致天線指向精度低、對星時間長，有時甚至無法完成對星，導(dǎo)致跟蹤比較困難。基于上述原因，提出將傾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 車載靜中通系統(tǒng)

車載靜中通天線系統(tǒng)主要由天線和天線控制單元組成，如圖1所示。天線安裝在車頂位置，天線控制單元安裝在艙內(nèi)機柜中，通過天線控制單元可以實現(xiàn)對天線的控制，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、場強等。天線的獨有數(shù)據(jù)包括：電機速度、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)緯度位置計算天線對星的目標(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)信息進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)天線轉(zhuǎn)動到目標(biāo)角度進行目標(biāo)捕獲，直接采用地理角度進行位置閉環(huán)，對目標(biāo)進行搜索、主副瓣識別，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)緯度位置計算天線對星的目標(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，此時俯仰角度來自傾角儀采集的空間指向角度作為俯仰角度來源。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)入搜索過程，進行信號的粗搜索與精搜索過程。粗搜索以接收機鎖定為判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)接收機鎖定后，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 對星流程

在執(zhí)行搜索后，轉(zhuǎn)入對星流程中。當(dāng)搜索成功后，轉(zhuǎn)入對星流程過程中，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)相同搜索過程，則轉(zhuǎn)向指向跟蹤，流程圖如圖6所示，天線進行位置保持，等待時間結(jié)束后，重啟搜索流程。

4 結(jié)論

通過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，直接采用地理角閉環(huán)搜索衛(wèi)星，并且根據(jù)上述設(shè)計跟蹤流程，實現(xiàn)了天線的快速跟蹤，并大大縮短了天線的對星時間，將對星時間縮短到之前的1/2，并在實際天線的應(yīng)用實踐中得到驗證，從而完成理論的產(chǎn)生到實踐應(yīng)用的過程。