專利名稱：動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置及跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種動中通衛(wèi)星通 信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置及跟蹤方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)全球化和信息化的發(fā)展，人們迫切需要在旅途中及特殊情況時如抗震救 災(zāi)等的任何地方、任何時間都能實(shí)時傳遞或接收寬帶、大容量的語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多 媒體信息，以便更快、更準(zhǔn)確地掌握瞬息萬變的時局。衛(wèi)星通信是唯一能在不同環(huán)境下同時 提供不同業(yè)務(wù)需求的通信系統(tǒng)。但由于ITU分配給衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的帶寬較低，很難滿足寬 帶通信業(yè)務(wù)的需求?；谛l(wèi)星固定業(yè)務(wù)的“動中通”通信系統(tǒng)為這一理想的實(shí)現(xiàn)提供了可 能。動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指安裝衛(wèi)星天線的移動載體(如汽車、火車、飛機(jī)、輪船等)能夠 與靜止衛(wèi)星(即同步軌道衛(wèi)星一目標(biāo)衛(wèi)星)建立通信鏈路并能夠在載體快速運(yùn)動的過程中 保持通信鏈路的暢通以實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信的系統(tǒng)。由于靜止衛(wèi)星距地面的距離很遠(yuǎn)(約36000 公里)，因此要實(shí)現(xiàn)移動載體與靜止衛(wèi)星間的寬帶多媒體通信，就必須采用高增益的定向天 線。由于這種天線的波束很窄，要保證移動載體在快速運(yùn)動過程中能夠與靜止衛(wèi)星進(jìn)行正 常不間斷的通信，則必須使天線波束始終以一定的精度對準(zhǔn)衛(wèi)星。實(shí)際使用過程中，影響動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的主要原因包括移動載體的運(yùn)動 姿態(tài)和系統(tǒng)跟蹤能力，要想實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信在運(yùn)動過程中始終正常通信，動中通衛(wèi)星通信系 統(tǒng)的天線波束必須在方位、俯仰和極化三個軸同時進(jìn)行精密跟蹤控制。固定衛(wèi)星通信地面站的跟蹤技術(shù)已經(jīng)廣為人知，如手動/程序跟蹤、步進(jìn)跟蹤、圓 錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤等，后三種跟蹤算法在捕獲到衛(wèi)星信號后，能自動跟蹤衛(wèi)星，因而 被統(tǒng)稱為自動跟蹤技術(shù)，這三種自動跟蹤技術(shù)雖能應(yīng)用于動中通跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但在不 同程度上制約了系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，如圓錐掃描和單脈沖跟蹤的實(shí)現(xiàn)必須引入額外的器 件，必將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本；傳統(tǒng)的步進(jìn)跟蹤具有動態(tài)滯后、跟蹤精度較低、跟蹤速 度較慢等缺陷和不足。2004年1月21日公開的發(fā)明專利申請CN1469132A(專利申請?zhí)枮?02126611. 5)中披露了一種適用于移動衛(wèi)星地面站系統(tǒng)的基于梯度法的跟蹤方法，然而其 跟蹤的過程是在方位和俯仰面交替進(jìn)行的，影響了跟蹤的速度和系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種設(shè)計(jì)簡 單、成本低、不需改變原有跟蹤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)且使用效果好、易于推廣應(yīng)用的動中通衛(wèi)星 通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線 波束跟蹤裝置，其特征在于包括對移動地面站天線所處移動載體的經(jīng)緯度進(jìn)行實(shí)時檢測 的地理位置檢測單元、對所述移動載體的姿態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時檢測的載體姿態(tài)檢測單元、對 移動地面站天線傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測的信號強(qiáng)度檢測Ul信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征是所述載體姿態(tài)檢測單元 Ul信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征是所述信號調(diào)理電路為A/
單元、分別與所述地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元和信號強(qiáng)度檢測單元相接的信號 調(diào)理電路以及與所述信號調(diào)理電路相接且利用同時擾動隨機(jī)逼近方法對移動地面站天線 的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的梯度進(jìn)行估計(jì)并相應(yīng)對伺服驅(qū)動器進(jìn)行控制的主控計(jì)算機(jī)，所 述伺服驅(qū)動器對分別驅(qū)動移動地面站天線的方位軸和俯仰軸的方位電機(jī)和俯仰電機(jī)進(jìn)行 驅(qū)動控制，所述主控計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動器相接。上述動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征是所述地理位置檢測單元 為GPS定位系統(tǒng)。上述動中通衛(wèi)j 為陀螺儀。上述動中通衛(wèi)』 D轉(zhuǎn)換電路。上述動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征是所述信號強(qiáng)度檢測單元 對與移動地面站天線相接的高頻頭與通訊設(shè)備接收機(jī)之間的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢 測。同時，本發(fā)明還提供了一種使用操作簡便、跟蹤精度高、跟蹤速度快且實(shí)現(xiàn)起來簡 單易行的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、初始捕獲通過主控計(jì)算機(jī)7對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制，使得移動地面站 天線3的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，其捕獲過程包括以下步驟101、信息實(shí)時檢測與同步傳送所述地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元和信 號強(qiáng)度檢測單元6分別對所述移動載體的經(jīng)緯度、所述移動載體的姿態(tài)和移動地面站天線 3傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)5的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測信號同步傳送至 所述信號調(diào)理電路進(jìn)行處理后，再同步上傳至主控計(jì)算機(jī)7 ；102、天線指向目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角計(jì)算主控計(jì)算機(jī)調(diào)用角度計(jì)
算模塊且根據(jù)公式
,同步計(jì)算出移動地面站天線的天線
波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角E1，并將所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和 目標(biāo)俯仰角El同步存入存儲單元內(nèi)，并對存儲單元所存儲的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角信 息進(jìn)行實(shí)時更新；式中，Δ φ = Φ^Φ,,γ為地球半徑且r = 6378km, R為目標(biāo)衛(wèi)星距地球 地心的高度且R = 42218km;其中，為目標(biāo)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度，Φ。和Ve分別為步驟101 中所述地理位置檢測單元所檢測出的所述移動載體當(dāng)前所處位置的經(jīng)度和緯度；目標(biāo)方位 角Az和目標(biāo)俯仰角El計(jì)算過程中，目標(biāo)方位角Az以正北為零度且順時針方向?yàn)檎?，目?biāo) 俯仰角El以水平方向?yàn)榱愣惹宜矫嫔戏綖檎?103、搜索主控計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El的角度且 經(jīng)內(nèi)部處理運(yùn)算后相應(yīng)對伺服驅(qū)動器進(jìn)行控制，并通過伺服驅(qū)動器對方位電機(jī)和俯仰電機(jī) 進(jìn)行驅(qū)動控制，以對移動地面站天線的天線波束的指向進(jìn)行調(diào)整且使得移動地面站天線的 天線波束在目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El附近的空域進(jìn)行搜索，且搜索過程中，主控計(jì)算 機(jī)調(diào)用差值比較模塊實(shí)時對通訊設(shè)備接收機(jī)的輸出電壓Uio進(jìn)行差值比較，當(dāng)輸出電壓Uio>預(yù)設(shè)電壓Utl時，說明此時移動地面站天線的天線波束已對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，則轉(zhuǎn)入步驟二并 進(jìn)入跟蹤階段；步驟二、跟蹤通過主控計(jì)算機(jī)且采用基于同時擾動隨機(jī)逼近的步進(jìn)跟蹤方法對 目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤，跟蹤過程中，當(dāng)移動地面站天線的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束 的梯度為零，假設(shè)移動地面站天線的天線波束向一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束的梯度為正 數(shù)，則移動地面站天線的天線波束向相對的另一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束的梯度為負(fù) 數(shù)，且跟蹤過程包括以下步驟201、初始參數(shù)設(shè)置、目標(biāo)向量值自動生成及參數(shù)存儲與更新主控計(jì)算機(jī)調(diào)用向 量生成模塊且根據(jù)此時步驟102中主控計(jì)算機(jī)所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角 El,自動生成移動地面站天線的天線波束目標(biāo)指向角的向量值￡7]'",并將生成的天
線波束目標(biāo)指向角的向量值》=μζ，Μ]7'同步存入存儲單元內(nèi)；同時，主控計(jì)算機(jī)調(diào)用參數(shù) 計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式ak = a/(A+k+l) α和ck = c/(k+l) γ對步長控制因子ak和小幅擾 動值Ck進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果同步存入存儲單元內(nèi)，式中，k為當(dāng)前存儲單元內(nèi)所存儲的 跟蹤步數(shù)且k的初始值取0，參數(shù)a、C、Α、α和Υ均預(yù)先進(jìn)行設(shè)定；202、同時擾動隨機(jī)向量Ak生成主控計(jì)算機(jī)調(diào)用擾動向量生成模塊且采用蒙特 卡羅方法生成一個η維同時擾動隨機(jī)向量Ak= (Akl, Ak2··· Akn)T，所生成同時擾動隨機(jī) 向量Ak中的η個元素均相互獨(dú)立且其為零均值向量，即E{Aki} =0，其中i = 1,2...η；203、天線波束指向擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度同步測量主控計(jì)算機(jī)按照步驟202 中所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak和小幅擾動值Ck對移動地面站天線天線波束的指向進(jìn) 行前后兩次擾動驅(qū)動，且對天線波束指向進(jìn)行兩次擾動驅(qū)動的擾動調(diào)整量分別為+Ak · Ck 和-Ak ^k ；天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算出來的擾動調(diào)整量且通過 對伺服驅(qū)動器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天線的天線波束指向進(jìn)行擾動驅(qū)動；同時，天線 波束指向擾動驅(qū)動過程中，通過信號強(qiáng)度檢測單元對前后兩次擾動驅(qū)動后移動地面站天線 傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)的接收信號的強(qiáng)度+& )和￡(4-進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié) 果同步存入存儲單元，式中么為當(dāng)前存儲單元內(nèi)所存儲的第k步跟蹤時天線波束當(dāng)前指向 角的向量值；2 0 4、 梯度估計(jì)主控計(jì)算機(jī)根據(jù)公式
gk(^k)= ￡(約+CA) —+rCA)[(Akl, Ak2-Akny I"1，對下一步跟蹤過程中需對移動
2ckL」
地面站天線的天線波束進(jìn)行調(diào)整的梯度值進(jìn)行估計(jì)； 205、跟蹤誤差信號確定及天線波束指向調(diào)整主控計(jì)算機(jī)根據(jù)公式 L· =k-ak-gk(k )且結(jié)合步驟201中獲得的ak和步驟204中所獲得的gk ),計(jì)算得出
本步跟蹤過程中移動地面站天線的跟蹤誤差信號ak .gk (θ,)，式中》k和分別為本步驟 中對天線波束指向進(jìn)行調(diào)整前后天線波束指向角的向量值；且主控計(jì)算機(jī)相應(yīng)根據(jù)計(jì)算出 來的跟蹤誤差信號ak .gk (k ),且通過對伺服驅(qū)動器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天線的天 線波束指向進(jìn)行調(diào)整，并使得調(diào)整后天線波束指向角的向量值趨近于步驟201中所述的天線波束目標(biāo)指向角的向量值^θ＝[ [Az, Et]f； ；206、接收信號判斷待步驟205中對移動地面站天線的天線波束指向調(diào)整完成 后，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)此時信號強(qiáng)度檢測單元所檢測信號判斷移動地面站天線上是否存在與 目標(biāo)衛(wèi)星相對應(yīng)的接收信號當(dāng)判斷得出移動地面站天線上存在接收信號時，則將k+Ι和
分別轉(zhuǎn)存為k和&后存入存儲單元，對存儲單元內(nèi)的跟蹤次數(shù)k和天線波束指向的向量 值&進(jìn)行實(shí)時更新，并返回步驟201進(jìn)行下一步跟蹤；反之，轉(zhuǎn)入步驟三進(jìn)行重捕獲；步驟三、重捕獲主控計(jì)算機(jī)按照步驟一中進(jìn)行初始捕獲的方法對伺服驅(qū)動器進(jìn) 行控制，使得移動地面站天線的天線波束重新對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星；且重捕獲過程完成且接收信 號恢復(fù)后，轉(zhuǎn)入步驟二重新進(jìn)入跟蹤階段。上述動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征是步驟203中所生成的同 時擾動隨機(jī)向量Ak的維數(shù)η = 2，則所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak= (Akl, Ak2)T，且所 生成的二維同時擾動隨機(jī)向量Ak中的2個元素均相互獨(dú)立且其為零均值向量，即E{Aki} =0，其中 i = 1，2。上述動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征是所述二維同時擾動隨機(jī) 向量Ak為兩個元素分別為士 1且兩個元素的概率均為1/2的伯努利分布。上述動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征是步驟一中所述的移動地 面站天線為拋物面天線或相控陣天線。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、所用跟蹤裝置設(shè)計(jì)簡單、接線方便、成本低、不需改變原有跟蹤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 且使用效果好、易于推廣應(yīng)用2、所用的跟蹤方法設(shè)計(jì)合理，智能化程度高且操作簡便，其跟蹤過程具體為利用 同時擾動隨機(jī)逼近方法對動中通天線波束對準(zhǔn)衛(wèi)星的梯度進(jìn)行估計(jì)，并結(jié)合隨機(jī)擾動調(diào)整 過程中天線波束的前后兩次不同指向時帶噪聲的信號強(qiáng)度的測量值(即每次估計(jì)時僅用 隨機(jī)干擾調(diào)整過程中前后兩次帶噪聲的信號強(qiáng)度的測量值進(jìn)行估計(jì))，通過主控計(jì)算機(jī)內(nèi) 部處理形成誤差信號，驅(qū)動伺服系統(tǒng)使天線波束同時在方位面和俯仰面以接收信號的最陡 上升方向即梯度方向?qū)μ炀€波束進(jìn)行調(diào)整并跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星。3、跟蹤效果好、跟蹤精度高、跟蹤速度快且簡單易行、實(shí)現(xiàn)方便，主控計(jì)算機(jī)完成 初始捕獲后，利用同時擾動隨機(jī)逼近方法的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法跟蹤目 標(biāo)衛(wèi)星，并判斷衛(wèi)星信號是否丟失而進(jìn)入重捕獲階段直到信號恢復(fù)接收之后，再重新進(jìn)入 采用動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法的跟蹤階段。系統(tǒng)在初始捕獲或重捕獲節(jié)段和 跟蹤階段兩個階段之間自動切換，完成動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束對目標(biāo)衛(wèi)星的捕獲和 足艮S宗。4、適用范圍廣且易于推廣應(yīng)用，初始捕獲或重捕獲階段由主控計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算得 出的天線波束的方位角和俯仰角產(chǎn)生控制電壓，驅(qū)動伺服系統(tǒng)進(jìn)行空域搜索；而跟蹤階段 的跟蹤誤差信號由主控計(jì)算機(jī)通過同時擾動隨機(jī)逼近方法的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波 束跟蹤方法計(jì)算獲得，并同時對方位和俯仰跟蹤進(jìn)行處理，因而本發(fā)明特別適用于車載、機(jī) 載、船載等移動載體中的衛(wèi)星跟蹤過程。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)簡單、成本低、不需改變原有跟蹤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)且使用操作簡便、跟蹤精度高、跟蹤速度快、簡單易行，其利用同時擾動隨機(jī)逼近方法對動中通通信 系統(tǒng)中天線波束對準(zhǔn)衛(wèi)星的梯度進(jìn)行估計(jì)，并根據(jù)估計(jì)的值對天線波束的方位面和俯仰面 同時進(jìn)行調(diào)整，使天線波束以接收信號的最陡上升方向跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星，克服了動中通通信 系統(tǒng)中天線波束跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星時所存在的使用操作不便、跟蹤方法步驟繁瑣、跟蹤精度較 低且跟蹤速度較慢等缺陷和不足。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置的電路原理框圖。圖2為本發(fā)明動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法的流程圖。附圖標(biāo)記說明I-GPS定位系統(tǒng)；2-陀螺儀；3-移動地面站天線；4-衛(wèi)星電視；5-通訊設(shè)備接收機(jī)；6-信號強(qiáng)度檢測單元；7-主控計(jì)算機(jī)；8-A/D轉(zhuǎn)換電路；9_伺服驅(qū)動器；10-方位電機(jī)；11-俯仰電機(jī)； 12-高頻頭。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，包括對移動地面站天 線3所處移動載體的經(jīng)緯度進(jìn)行實(shí)時檢測的地理位置檢測單元、對所述移動載體的姿態(tài)信 息進(jìn)行實(shí)時檢測的載體姿態(tài)檢測單元、對移動地面站天線3傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)5的接 收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測的信號強(qiáng)度檢測單元6、分別與所述地理位置檢測單元、載體姿 態(tài)檢測單元和信號強(qiáng)度檢測單元6相接的信號調(diào)理電路以及與所述信號調(diào)理電路相接且 利用同時擾動隨機(jī)逼近方法對移動地面站天線3的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的梯度進(jìn)行估 計(jì)并相應(yīng)對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制的主控計(jì)算機(jī)7，所述伺服驅(qū)動器9對分別驅(qū)動移動地面 站天線3的方位軸和俯仰軸的方位電機(jī)10和俯仰電機(jī)11進(jìn)行驅(qū)動控制，所述主控計(jì)算機(jī) 7與伺服驅(qū)動器9相接。本實(shí)施例中，所述地理位置檢測單元為GPS定位系統(tǒng)1，所述載體姿態(tài)檢測單元為 陀螺儀2，所述信號調(diào)理電路為A/D轉(zhuǎn)換電路8。所述信號強(qiáng)度檢測單元6對與移動地面站 天線3相接的高頻頭12與通訊設(shè)備接收機(jī)5之間的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測。如圖2所示的一種動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，包括以下步驟步驟一、初始捕獲通過主控計(jì)算機(jī)7對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制，使得移動地面站 天線3的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，其捕獲過程包括以下步驟101、信息實(shí)時檢測與同步傳送所述地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元和信 號強(qiáng)度檢測單元6分別對所述移動載體的經(jīng)緯度、所述移動載體的姿態(tài)和移動地面站天線 3傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)5的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測信號同步傳送至 所述信號調(diào)理電路進(jìn)行處理后，再同步上傳至主控計(jì)算機(jī)7 ；102、天線指向目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角計(jì)算主控計(jì)算機(jī)7調(diào)用角度
9^ f tanAc ^ Az ~ arctan -
、sin ψΓ .
Λ，同步計(jì)算出移動地面站天線3的
,cos ψΓ χ cos Αφ-r / κ
El = arctan . YG2
- (cos ψα χ cos ^φ)1
計(jì)算模塊且根據(jù)公式
天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角Ε1，并將所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角 Az和目標(biāo)俯仰角El同步存入存儲單元內(nèi)，并對存儲單元所存儲的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰 角信息進(jìn)行實(shí)時更新；式中，Δ φ = (^-φρ r為地球半徑且r = 6378km, R為目標(biāo)衛(wèi)星距 地球地心的高度且R = 42218km;其中，為目標(biāo)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度，Φ。和Ve分別為步驟 101中所述地理位置檢測單元所檢測出的所述移動載體當(dāng)前所處位置的經(jīng)度和緯度；目標(biāo) 方位角Az和目標(biāo)俯仰角El計(jì)算過程中，目標(biāo)方位角Az以正北為零度且順時針方向?yàn)檎?目標(biāo)俯仰角El以水平方向?yàn)榱愣惹宜矫嫔戏綖檎?03、搜索主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El的角度 且經(jīng)內(nèi)部處理運(yùn)算后相應(yīng)對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制，并通過伺服驅(qū)動器9對方位電機(jī)10和 俯仰電機(jī)11進(jìn)行驅(qū)動控制，以對移動地面站天線3的天線波束的指向進(jìn)行調(diào)整且使得移動 地面站天線3的天線波束在目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El附近的空域進(jìn)行搜索，且搜索 過程中，主控計(jì)算機(jī)7調(diào)用差值比較模塊實(shí)時對通訊設(shè)備接收機(jī)5的輸出電壓Uio進(jìn)行差值 比較，當(dāng)輸出電壓Uio >預(yù)設(shè)電壓U0時，說明此時移動地面站天線3的天線波束已對準(zhǔn)目標(biāo) 衛(wèi)星，則轉(zhuǎn)入步驟二并進(jìn)入跟蹤階段。步驟二、跟蹤通過主控計(jì)算機(jī)7且采用基于同時擾動隨機(jī)逼近的步進(jìn)跟蹤方法 對目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤，跟蹤過程中，當(dāng)移動地面站天線3的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星時天線 波束的梯度為零，假設(shè)移動地面站天線3的天線波束向一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束的梯 度為正數(shù)，則移動地面站天線3的天線波束向相對的另一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束的梯 度為負(fù)數(shù)，且跟蹤過程包括以下步驟201、初始參數(shù)設(shè)置、目標(biāo)向量值自動生成及參數(shù)存儲與更新主控計(jì)算機(jī)7調(diào)用 向量生成模塊且根據(jù)此時步驟102中主控計(jì)算機(jī)7所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯 仰角Ε1，自動生成移動地面站天線3的天線波束目標(biāo)指向角的向量值&=μζ，￡/]7',并將生成
的天線波束目標(biāo)指向角的向量值》=Mz，￡7f同步存入存儲單元內(nèi)；同時，主控計(jì)算機(jī)7調(diào)用 參數(shù)計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式ak = a/(A+k+l) α和ck = c/(k+l) γ對步長控制因子ak和小 幅擾動值ck進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果同步存入存儲單元內(nèi)，式中，k為當(dāng)前存儲單元內(nèi)所存 儲的跟蹤步數(shù)且k的初始值取0，參數(shù)a、C、Α、α和Υ均預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。其中，參數(shù)a和c影響了步長控制因子ak和小幅擾動值Ck的大小，取值為正，而且 參數(shù)3和C的值不能取得太大且不能使得天線波束的調(diào)整量和擾動值超出天線的半波束寬 度，否則天線波束的調(diào)整量和擾動值將會超出天線的半波束寬度；A為算法穩(wěn)定常數(shù)，也取 為正值；α和Y —般取為0. 602和0. 101或者1和1/6。202、同時擾動隨機(jī)向量Ak生成主控計(jì)算機(jī)7調(diào)用擾動向量生成模塊且采用蒙 特卡羅方法生成一個η維同時擾動隨機(jī)向量Ak= (Akl, Ak2-Akn)T，所生成同時擾動隨機(jī) 向量Ak中的η個元素均相互獨(dú)立且其為零均值向量，即E{Aki} =0，其中i = l，2...n。203、天線波束指向擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度同步測量主控計(jì)算機(jī)7按照步驟202中所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak和小幅擾動值Ck對移動地面站天線3天線波束的 指向進(jìn)行前后兩次擾動驅(qū)動，且對天線波束指向進(jìn)行兩次擾動驅(qū)動的擾動調(diào)整量分別為 + Ak · Ck和-Ak · Ck ；天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)計(jì)算出來的擾動調(diào) 整量且通過對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天線3的天線波束指向進(jìn)行擾動驅(qū) 動；同時，天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，通過信號強(qiáng)度檢測單元6對前后兩次擾動驅(qū)動后 移動地面站天線3傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)5的接收信號的強(qiáng)度^和-。Δ^進(jìn) 行檢測，并將檢測結(jié)果同步存入存儲單元，式中式為當(dāng)前存儲單元內(nèi)所存儲的第k步跟蹤時 天線波束當(dāng)前指向角的向量值。2 0 4、 梯度估計(jì)主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)公式
= + “^「( ，Ak2…Akn)7' ",對下一步跟蹤過程中需對移動 2ckL」
地面站天線3的天線波束進(jìn)行調(diào)整的梯度值進(jìn)行估計(jì)。205、跟蹤誤差信號確定及天線波束指向調(diào)整主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)公式 L· ^k-ak-gk(k )且結(jié)合步驟201中獲得的ak和步驟204中所獲得的gk ),計(jì)算得出
本步跟蹤過程中移動地面站天線3的跟蹤誤差信號、Jk(^k),式中&和分別為本步 驟中對天線波束指向進(jìn)行調(diào)整前后天線波束指向角的向量值；且主控計(jì)算機(jī)7相應(yīng)根據(jù)計(jì) 算出來的跟蹤誤差信號ak，且通過對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天
線3的天線波束指向進(jìn)行調(diào)整，并使得調(diào)整后天線波束指向角的向量值&+1趨近于步驟201 中所述的天線波束目標(biāo)指向角的向量值》=[Az, Elf。206、接收信號判斷待步驟205中對移動地面站天線3的天線波束指向調(diào)整完成 后，主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)此時信號強(qiáng)度檢測單元6所檢測信號判斷移動地面站天線3上是否 存在與目標(biāo)衛(wèi)星相對應(yīng)的接收信號當(dāng)判斷得出移動地面站天線3上存在接收信號時，則 將k+Ι和分別轉(zhuǎn)存為k和&后存入存儲單元，對存儲單元內(nèi)的跟蹤次數(shù)k和天線波束指 向的向量值&進(jìn)行實(shí)時更新，并返回步驟201進(jìn)行下一步跟蹤；反之，轉(zhuǎn)入步驟三進(jìn)行重捕
-M-犾。步驟三、重捕獲主控計(jì)算機(jī)7按照步驟一中進(jìn)行初始捕獲的方法對伺服驅(qū)動器9 進(jìn)行控制，使得移動地面站天線3的天線波束重新對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星；且重捕獲過程完成且接 收信號恢復(fù)后，轉(zhuǎn)入步驟二重新進(jìn)入跟蹤階段。同時，實(shí)際使用過程中，還需對是否存在由 于外界的因素導(dǎo)致對移動地面站天線3的天線波束指向進(jìn)行調(diào)整的跟蹤誤差信號值突然 增大的情形，如果存在外界因素影響的情形，則應(yīng)返回步驟202進(jìn)行再次重復(fù)跟蹤。實(shí)際使用過程中，步驟一中所述的移動地面站天線3為拋物面天線或相控陣天 線。本實(shí)施例中，所述移動地面站天線3為拋物面天線，通訊設(shè)備接收機(jī)5為衛(wèi)星電視接收 機(jī)，且對應(yīng)的目標(biāo)衛(wèi)星為中星9號衛(wèi)星，所述衛(wèi)星電視接收機(jī)與衛(wèi)星電視4相接。本實(shí)施例中，步驟203中所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak的維數(shù)η = 2，則所生成 的同時擾動隨機(jī)向量Ak= (Akl, Ak2)T，且所生成的二維同時擾動隨機(jī)向量Ak中的2個 元素均相互獨(dú)立且其為零均值向量，即E{ AkJ =0，其中1 = 1，2。并且，所述二維同時擾動隨機(jī)向量Ak為概率為1/2的伯努利士 1分布，即所述二維同時擾動隨機(jī)向量Ak為兩個 元素分別為士 1且兩個元素的概率均為1/2的伯努利分布。實(shí)際應(yīng)用過程中，還可以根據(jù) 實(shí)際具體需要，對同時擾動隨機(jī)向量Ak的維數(shù)η進(jìn)行調(diào)整，并且還可以選用其它類型的同 時擾動隨機(jī)向量生成方法。本實(shí)施例中，相應(yīng)地步驟204中進(jìn)行天線波束指向擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度同步 測量時，主控計(jì)算機(jī)7按照所生成的同時擾動隨機(jī)向量△ k分兩側(cè)次對移動地面站天線3天 線波束的指向進(jìn)行同時調(diào)整，兩次調(diào)整的間隔時間長短與系統(tǒng)本身有很大的關(guān)系，拋物面 天線采用機(jī)械驅(qū)動的方式時，時間間隔就會長一些；相控陣天線采用電子驅(qū)動的方式，時間 間隔就很短。本實(shí)施例中，步驟203中進(jìn)行天線波束指向擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度同步測量 時，通過對伺服驅(qū)動器9進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天線3的天線波束指向進(jìn)行2次擾動 驅(qū)動調(diào)整，對天線波束指向的擾動驅(qū)動調(diào)整量相應(yīng)分別為+Ak · ck和-Ak · ck ；進(jìn)行調(diào)整 時，主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)計(jì)算出來的擾動驅(qū)動調(diào)整量+ Δ k · Ck和-Δ k · Ck對移動地面站天線 3的天線波束指向進(jìn)行擾動驅(qū)動。天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，通過信號強(qiáng)度檢測單元6 對第一次和第二次擾動驅(qū)動結(jié)束時移動地面站天線3傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)5的接收信號 的強(qiáng)度Ekl和Ek2進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果同步存入存儲單元內(nèi)。而步驟205中進(jìn)行梯度估
計(jì)時，主控計(jì)算機(jī)7根據(jù)公式gk ) = Ek2_Ekl
2c,,
klk2.
,對下一次跟蹤過程中需對移動地面
站天線3的天線波束進(jìn)行調(diào)整的梯度值進(jìn)行估計(jì)。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征在于包括對移動地面站天線(3)所處移動載體的經(jīng)緯度進(jìn)行實(shí)時檢測的地理位置檢測單元、對所述移動載體的姿態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時檢測的載體姿態(tài)檢測單元、對移動地面站天線(3)傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)(5)的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測的信號強(qiáng)度檢測單元(6)、分別與所述地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元和信號強(qiáng)度檢測單元(6)相接的信號調(diào)理電路以及與所述信號調(diào)理電路相接且利用同時擾動隨機(jī)逼近方法對移動地面站天線(3)的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的梯度進(jìn)行估計(jì)并相應(yīng)對伺服驅(qū)動器(9)進(jìn)行控制的主控計(jì)算機(jī)(7)，所述伺服驅(qū)動器(9)對分別驅(qū)動移動地面站天線(3)的方位軸和俯仰軸的方位電機(jī)(10)和俯仰電機(jī)(11)進(jìn)行驅(qū)動控制，所述主控計(jì)算機(jī)(7)與伺服驅(qū)動器(9)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征在于所述 地理位置檢測單元為GPS定位系統(tǒng)(1)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征在于 所述載體姿態(tài)檢測單元為陀螺儀(2)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征在于 所述信號調(diào)理電路為A/D轉(zhuǎn)換電路(8)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置，其特征在于 所述信號強(qiáng)度檢測單元(6)對與移動地面站天線(3)相接的高頻頭(12)與通訊設(shè)備接收 機(jī)(5)之間的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測。
6.一種利用如權(quán)利要求1所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置實(shí)現(xiàn)動中通 衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的跟蹤方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、初始捕獲通過主控計(jì)算機(jī)(7)對伺服驅(qū)動器(9)進(jìn)行控制，使得移動地面站 天線(3)的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，其捕獲過程包括以下步驟，101、信息實(shí)時檢測與同步傳送所述地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元和信號強(qiáng) 度檢測單元(6)分別對所述移動載體的經(jīng)緯度、所述移動載體的姿態(tài)和移動地面站天線 (3)傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)(5)的接收信號的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測信號同步傳 送至所述信號調(diào)理電路進(jìn)行處理后，再同步上傳至主控計(jì)算機(jī)(7)；，102、天線指向目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角計(jì)算主控計(jì)算機(jī)(J)調(diào)用角度計(jì)算模塊且根據(jù)公式Az - arctan,tan Δ爐、 sinA /D，同步計(jì)算出移動地面站天線(3)的 cos^G xcosAp-r / K lll — arctBH - J- (cos ψβ xcosA^)2天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角E1，并將所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角 Az和目標(biāo)俯仰角El同步存入存儲單元內(nèi)，并對存儲單元所存儲的目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰 角信息進(jìn)行實(shí)時更新；式中，Δ φ = (^-φρ r為地球半徑且r = 6378km, R為目標(biāo)衛(wèi)星距 地球地心的高度且R = 42218km;其中，為目標(biāo)衛(wèi)星的星下點(diǎn)經(jīng)度，Φ。和Ve分別為步驟 101中所述地理位置檢測單元所檢測出的所述移動載體當(dāng)前所處位置的經(jīng)度和緯度；目標(biāo) 方位角Az和目標(biāo)俯仰角El計(jì)算過程中，目標(biāo)方位角Az以正北為零度且順時針方向?yàn)檎?目標(biāo)俯仰角El以水平方向?yàn)榱愣惹宜矫嫔戏綖檎籤103、搜索主控計(jì)算機(jī)(7)根據(jù)計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El的角度 且經(jīng)內(nèi)部處理運(yùn)算后相應(yīng)對伺服驅(qū)動器(9)進(jìn)行控制，并通過伺服驅(qū)動器(9)對方位電機(jī) (10)和俯仰電機(jī)(11)進(jìn)行驅(qū)動控制，以對移動地面站天線(3)的天線波束的指向進(jìn)行調(diào)整 且使得移動地面站天線(3)的天線波束在目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯仰角El附近的空域進(jìn)行 搜索，且搜索過程中，主控計(jì)算機(jī)(7)調(diào)用差值比較模塊實(shí)時對通訊設(shè)備接收機(jī)(5)的輸出 電壓Uitj進(jìn)行差值比較，當(dāng)輸出電壓仏。>預(yù)設(shè)電壓Utl時，說明此時移動地面站天線⑶的 天線波束已對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，則轉(zhuǎn)入步驟二并進(jìn)入跟蹤階段；步驟二、跟蹤通過主控計(jì)算機(jī)(7)且采用基于同時擾動隨機(jī)逼近的步進(jìn)跟蹤方法對 目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤，跟蹤過程中，當(dāng)移動地面站天線(3)的天線波束對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星時天線 波束的梯度為零，假設(shè)移動地面站天線(3)的天線波束向一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束的 梯度為正數(shù)，則移動地面站天線(3)的天線波束向相對的另一側(cè)偏離目標(biāo)衛(wèi)星時天線波束 的梯度為負(fù)數(shù)，且跟蹤過程包括以下步驟`201、初始參數(shù)設(shè)置、目標(biāo)向量值自動生成及參數(shù)存儲與更新主控計(jì)算機(jī)(7)調(diào)用向 量生成模塊且根據(jù)此時步驟102中主控計(jì)算機(jī)(7)所計(jì)算出來的目標(biāo)方位角Az和目標(biāo)俯 仰角E1，自動生成移動地面站天線(3)的天線波束目標(biāo)指向角的向量值，五/f ,并將生 成的天線波束目標(biāo)指向角的向量值^[滄,￡7』7詞步存入存儲單元內(nèi)；同時，主控計(jì)算機(jī)(7) 調(diào)用參數(shù)計(jì)算模塊且分別根據(jù)公式ak = a/(A+k+l) α和ck = c/(k+l) γ對步長控制因子ak 和小幅擾動值ck進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果同步存入存儲單元內(nèi)，式中，k為當(dāng)前存儲單元內(nèi) 所存儲的跟蹤步數(shù)且k的初始值取0，參數(shù)a、C、Α、α和Υ均預(yù)先進(jìn)行設(shè)定；`202、同時擾動隨機(jī)向量Ak生成主控計(jì)算機(jī)(7)調(diào)用擾動向量生成模塊且采用蒙特 卡羅方法生成一個η維同時擾動隨機(jī)向量Ak= (Akl, Ak2··· Akn)T，所生成同時擾動隨機(jī) 向量Ak中的η個元素均相互獨(dú)立且其為零均值向量，即E{Aki} =0，其中i = 1,2...η；`203、天線波束指向擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度同步測量主控計(jì)算機(jī)(7)按照步驟 202中所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak和小幅擾動值Ck對移動地面站天線(3)天線波束 的指向進(jìn)行前后兩次擾動驅(qū)動，且對天線波束指向進(jìn)行兩次擾動驅(qū)動的擾動調(diào)整量分別 為+Ak · Ck和-Ak ^k;天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，主控計(jì)算機(jī)(7)根據(jù)計(jì)算出來 的擾動調(diào)整量且通過對伺服驅(qū)動器(9)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面站天線(3)的天線波束 指向進(jìn)行擾動驅(qū)動；同時，天線波束指向擾動驅(qū)動過程中，通過信號強(qiáng)度檢測單元(6)對 前后兩次擾動驅(qū)動后移動地面站天線(3)傳送至通訊設(shè)備接收機(jī)(5)的接收信號的強(qiáng)度+QAt) _ ￡(4進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果同步存入存儲單元，式中&為當(dāng)前存儲單元內(nèi)所存儲的第k步跟蹤時天線波束當(dāng)前指向角的向量值；`2 0 4、 梯度估計(jì)主控計(jì)算機(jī)(7 )根據(jù)公式gk(^k)=^2…、γ J',對下一步跟蹤過程中需對移動地面站天線(3)的天線波束進(jìn)行調(diào)整的梯度值進(jìn)行估計(jì)；`205、跟蹤誤差信號確定及天線波束指向調(diào)整主控計(jì)算機(jī)(7)根據(jù)公式 L· =k-ak-gk(k )且結(jié)合步驟201中獲得的ak和步驟204中所獲得的gk (^k ),計(jì)算得出3本步跟蹤過程中移動地面站天線⑶的跟蹤誤差信號ak.gk(^),式中》k和》k+,分別為本 步驟中對天線波束指向進(jìn)行調(diào)整前后天線波束指向角的向量值；且主控計(jì)算機(jī)(7)相應(yīng)根 據(jù)計(jì)算出來的跟蹤誤差信號ak-gk(0k)，且通過對伺服驅(qū)動器(9)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對移動地面 站天線(3)的天線波束指向進(jìn)行調(diào)整，并使得調(diào)整后天線波束指向角的向量值&+1趨近于步 驟201中所述的天線波束目標(biāo)指向角的向量值‘μζ,Ε/f ；，206、接收信號判斷待步驟205中對移動地面站天線(3)的天線波束指向調(diào)整完成后， 主控計(jì)算機(jī)(7)根據(jù)此時信號強(qiáng)度檢測單元(6)所檢測信號判斷移動地面站天線(3)上 是否存在與目標(biāo)衛(wèi)星相對應(yīng)的接收信號當(dāng)判斷得出移動地面站天線(3)上存在接收信號 時，則將k+Ι和&+1分別轉(zhuǎn)存為k和&后存入存儲單元，對存儲單元內(nèi)的跟蹤次數(shù)k和天線 波束指向的向量值&進(jìn)行實(shí)時更新，并返回步驟201進(jìn)行下一步跟蹤；反之，轉(zhuǎn)入步驟三進(jìn) 行重捕獲；步驟三、重捕獲主控計(jì)算機(jī)(7)按照步驟一中進(jìn)行初始捕獲的方法對伺服驅(qū)動器(9) 進(jìn)行控制，使得移動地面站天線(3)的天線波束重新對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星；且重捕獲過程完成且 接收信號恢復(fù)后，轉(zhuǎn)入步驟二重新進(jìn)入跟蹤階段。
7.按照權(quán)利要求6所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征在于步驟 203中所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak的維數(shù)η = 2，則所生成的同時擾動隨機(jī)向量Ak = (Akl, Ak2)T，且所生成的二維同時擾動隨機(jī)向量Ak中的2個元素均相互獨(dú)立且其為零均 值向量，即E{Aki} = 0，其中i = 1，2。
8.按照權(quán)利要求7所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征在于所述 二維同時擾動隨機(jī)向量Ak為兩個元素分別為士 1且兩個元素的概率均為1/2的伯努利分 布。
9.按照權(quán)利要求6或7所述的動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤方法，其特征在于 步驟一中所述的移動地面站天線(3)為拋物面天線或相控陣天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線波束跟蹤裝置及跟蹤方法，其跟蹤裝置包括地理位置檢測單元、載體姿態(tài)檢測單元、信號強(qiáng)度檢測單元、信號調(diào)理電路和控制伺服驅(qū)動器的主控計(jì)算機(jī)，伺服驅(qū)動器對方位和俯仰電機(jī)進(jìn)行控制；其跟蹤方法包括步驟一、初始捕獲目標(biāo)衛(wèi)星；二、跟蹤初始參數(shù)設(shè)置、參數(shù)實(shí)時存儲及更新、同時擾動隨機(jī)向量生成、擾動驅(qū)動及接收信號強(qiáng)度測量、梯度估計(jì)、跟蹤誤差信號確定及天線波束指向調(diào)整和接收信號判斷；三、重捕獲。本發(fā)明設(shè)計(jì)簡單、成本低、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不需改變原有跟蹤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)且操作簡便、跟蹤精度高、跟蹤速度快，克服了現(xiàn)有方法存在的操作不便、跟蹤步驟繁瑣、跟蹤精度較低且跟蹤速度較慢等不足。
文檔編號H01Q3/08GK101916915SQ20101024577
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者任嘉偉, 姚敏立, 張鵬, 毛偉平, 田方浩, 賈維敏, 郝路瑤, 金偉 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院