一種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星天線自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，用于地球同步軌道衛(wèi)星通信的衛(wèi)星天線自動(dòng)對星系統(tǒng)通常采用如下對星方 法：首先，根據(jù)衛(wèi)星和天線的經(jīng)緯度、地球半徑以及衛(wèi)星到地面的距離等參數(shù)計(jì)算出衛(wèi)星天 線的方位角、俯仰角和極化角的理論值；然后，將衛(wèi)星天線的指向調(diào)整到理論位置；最后， 在理論位置附近對衛(wèi)星天線進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，直到接收信號強(qiáng)度達(dá)到最大值。
[0003] 上述對星方法在衛(wèi)星經(jīng)緯度和天線姿態(tài)不變的情況下通常是有效的，然而在實(shí)際 應(yīng)用中，這兩個(gè)條件都難以嚴(yán)格成立。因?yàn)椋厍蛲杰壍佬l(wèi)星會(huì)發(fā)生周期性的"8"字漂移， 繼而導(dǎo)致衛(wèi)星的經(jīng)緯度發(fā)生一定程度的變化；天線的姿態(tài)也可能因?yàn)槟承┪锢碓虬l(fā)生偏 斜，引起天線指向出現(xiàn)相對偏差。當(dāng)天線發(fā)生相對偏差后，需要對天線的指向進(jìn)行修正，即 自動(dòng)追星，而現(xiàn)有的衛(wèi)星天線對星方法不具備自動(dòng)追星功能，一定程度上限制了衛(wèi)星天線 的對星可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有的衛(wèi)星天線對星方法，在由于地球同步軌道衛(wèi)星發(fā)生 周期性"8"字漂移導(dǎo)致衛(wèi)星經(jīng)緯度發(fā)生變化，或者由于物理原因引起天線指向出現(xiàn)相對偏 差的情況下，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)追星，對衛(wèi)星天線指向進(jìn)行快速、精準(zhǔn)調(diào)整的技術(shù)問題，提供一 種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法，保證衛(wèi)星天線指向在出現(xiàn)相對偏差的情況下，能被及時(shí)修正到 最佳位置。
[0005] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行衛(wèi)星天 線自動(dòng)對星： 步驟S1)粗對星，啟動(dòng)自動(dòng)對星功能，根據(jù)衛(wèi)星和天線的經(jīng)緯度、地球半徑以及衛(wèi)星到 地面的距離等參數(shù)計(jì)算出衛(wèi)星天線的方位角、俯仰角和極化角的理論值，并將衛(wèi)星天線的 指向調(diào)整到理論位置； 步驟S2)精對星，在完成步驟S1)涉及的粗對星流程后，以天線當(dāng)前指向?yàn)橹行?，控?天線分別沿著方位角、俯仰角和極化角的方向在指定范圍內(nèi)做遍歷掃描，搜索到接收信號 功率最大的指向位置，并將天線指向修正到該位置； 步驟S3)天線指向偏差監(jiān)視，在步驟S2)涉及的精對星流程結(jié)束后，衛(wèi)星天線處于最佳 位置，在步驟S3)中周期地采集接收信號功率，記錄下當(dāng)前的接收功率并將采集值與參考值 之差的絕對值與預(yù)設(shè)門限值進(jìn)行比較，以間接判斷天線的指向是否發(fā)生相對偏差； 步驟S4)，自動(dòng)追星，根據(jù)步驟S3)中的監(jiān)測到的天線指向偏差情況，判斷采集值與參 考值之差的絕對值是否小于或等于預(yù)設(shè)門限值，若采集值與參考值之差的絕對值小于或等 于預(yù)設(shè)門限值，則繼續(xù)監(jiān)測，若采集值與參考值之差的絕對值大于預(yù)設(shè)門限值，則認(rèn)為天線 指向發(fā)生了明顯的相對偏差，需要啟動(dòng)自動(dòng)追星流程以修正天線的指向。
[0006] 進(jìn)一步，所述步驟S4)中涉及的自動(dòng)追星流程具體包括： 步驟A1)快速追星，快速追星基于天線的指向和接收信號功率估算出一個(gè)接收信號功 率增加最快的方向，并沿著該方向修正天線的指向，快速將天線指向修正到接收信號功率 最大的位置； 步驟A2)穩(wěn)健追星，穩(wěn)健追星采用范圍自增遍歷掃描法搜索天線指向的最佳位置，在 完成一次搜索和修正后，會(huì)判斷新的天線指向是否是最佳指向，如果是最佳指向，則結(jié)束追 星，進(jìn)入天線指向偏差監(jiān)測流程；如果不是，則以新的天線指向?yàn)橹行?，自?dòng)增大掃描范圍， 重新進(jìn)行搜索和修正，然后再判斷新的天線指向是否是最佳指向，如此往復(fù)，直到將天線指 向修正到最佳位置；如果在方位角和俯仰角的整個(gè)限位范圍內(nèi)都無法找到滿足要求的最佳 指向位置時(shí)，返回異常信息并退出穩(wěn)健追星流程。
[0007] 進(jìn)一步，所述步驟A1)中的快速追星方法適用于天線方位角和俯仰角出現(xiàn)的相對 偏差小于天線主波束寬度的一半的情形。
[0008] 進(jìn)一步，所述步驟A1)與步驟A2)之間包括： 步驟N1)快速追星可靠性檢測流程，在快速追星流程中，采集步驟A1)中接收到的信號 功率，并將采集值與參考值之差的絕對值與預(yù)設(shè)門限值進(jìn)行比較，以判斷天線指向是否被 修正到最佳位置；若判斷出天線指向已被修正到最佳位置，則結(jié)束追星，進(jìn)入天線指向偏差 監(jiān)測流程，若判斷出天線指向未被修正到最佳位置，則啟動(dòng)步驟A2)涉及的穩(wěn)健追星流程， 重新修正天線的指向。
[0009] 進(jìn)一步，所述步驟A1)中涉及的快速追星具體流程為： 首先基于當(dāng)前的天線指向和接收信號功率估算出一個(gè)信號功率增加最快的方向，并將 天線的方位角和俯仰角沿著該方向調(diào)整一定的角度，然后，判斷算法停止條件是否成立；若 停止條件成立，則退出快速追星流程，并返回天線指向偏差監(jiān)測流程，若停止條件不成立， 則由快速追星算法基于新的天線指向和接收信號功率再估算出一個(gè)信號功率增加最快的 方向，并將天線的方位角和俯仰角沿著該方向調(diào)整一定的角度，然后，判斷算法停止條件是 否成立；如前所述往復(fù)執(zhí)行，直到算法滿足停止條件后退出，快速追星算法將天線指向修正 到一個(gè)離修正前指向最近且接收信號功率最大的位置。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟A2)中涉及的穩(wěn)健追星具體流程為： 以天線當(dāng)前指向?yàn)橹行?，控制天線分別沿著方位角和俯仰角的方向在一定范圍內(nèi)做十 字交叉遍歷掃描，找到接收信號功率最大的指向位置，并將天線指向修正到該位置；采集接 收信號功率，并與步驟S2)中精對星流程結(jié)束后記錄的參考值進(jìn)行比較；若采集值與參考 值之差的絕對值小于或等于預(yù)設(shè)門限值，則認(rèn)為天線指向被修正到了最佳位置，退出穩(wěn)健 追星流程，并返回天線指向偏差監(jiān)測流程；若采集值與參考值之差的絕對值大于預(yù)設(shè)門限 值，則增大掃描范圍，重新執(zhí)行上述的十字交叉掃描，找到接收信號功率最大的指向位置， 并將天線指向修正到該位置，然后重新采集接收信號功率，并按照上述的比較方法對追星 結(jié)果的可靠性進(jìn)行判斷；如前所述往復(fù)執(zhí)行，在方位角和俯仰角的限位范圍內(nèi)進(jìn)行遍歷掃 描，以尋找天線的最佳指向位置；若在方位角和俯仰角的整個(gè)限位范圍內(nèi)都無法找到滿足 要求的最佳指向位置，則說明天線指向發(fā)生了不可自動(dòng)恢復(fù)的相對偏差，返回異常信息并 退出穩(wěn)健追星流程。
[0011] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法，有益效果在于：本發(fā)明針對實(shí)際應(yīng)用中 導(dǎo)致衛(wèi)星天線指向出現(xiàn)相對偏差的兩種原因：地球同步軌道衛(wèi)星周期性"8"字漂移和天線 姿態(tài)偏斜，分別提供了快速追星方法和穩(wěn)健追星方法，從而保證了衛(wèi)星天線指向在出現(xiàn)相 對偏差的情況下，能被及時(shí)修正到最佳位置。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法的總體流程圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明自動(dòng)追星流程圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明穩(wěn)健追星流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 參閱附圖1、附圖2、及附圖3對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0016]一種衛(wèi)星天線自動(dòng)對星方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行衛(wèi)星天線自動(dòng)對 星： 步驟S1)粗對星，啟動(dòng)自動(dòng)對星功能，根據(jù)衛(wèi)星和天線的經(jīng)緯度、地球半徑以及衛(wèi)星到 地面的距離等參數(shù)計(jì)算出衛(wèi)星天線的方位角、俯仰角和極化角的理論值，并將衛(wèi)星天線的 指向調(diào)整到理論位置； 步驟S2)精對星，在完成步驟S1)涉及的粗對星流程后，以天線當(dāng)前指向?yàn)橹行?，控?天線分別沿著方位角、俯仰角和極化角的方向在指定范圍內(nèi)做遍歷掃描，搜索到接收信號 功率最大的指向位置，并將天線指向修正到該位置； 步驟S3)天線指向偏差監(jiān)視，在步驟S2)涉及的精對星流程結(jié)束后，衛(wèi)星天線處于最佳 位置，在步驟S3)中周期地采集接收信號功率，記錄下當(dāng)前的接收功率并將采集值與參考值 之差的絕對值與預(yù)設(shè)門限值進(jìn)行比較，以間接判斷天線的指向是否發(fā)生相對偏差； 步驟S4)，自動(dòng)追星，根據(jù)步驟S3)中的監(jiān)測到的天線指向偏差情況，判斷采集值與參 考值之差的絕對值是否小于或等于預(yù)設(shè)門限值，若采集值與參考值之差的絕對值小于或等 于預(yù)設(shè)門限值，則繼續(xù)監(jiān)測，若采集值與參考值之差的絕對值大于預(yù)設(shè)門限值，則認(rèn)為天線 指向發(fā)生了明顯的相對偏差，需要啟動(dòng)自動(dòng)追星流程以修正天線的指向。
[0017] 優(yōu)選地，作為改進(jìn)，所述步驟S4)中涉及的自動(dòng)追星流程具體包括： 步驟A1)快速追星，快速追星基于天線的指向和接收信號功率估算出一個(gè)接收信號功 率增加最快的方向，并沿著該方向修正天線的指向，快速將天線指向修正到接收信號功率 最大的位置； 步驟A2)穩(wěn)健追星，穩(wěn)健追星采用范圍自增遍歷掃描法搜索天線指向的最佳位置，在 完成一次搜索和修正后，會(huì)判斷新的天線指向是否是最佳指向，如果是最佳指向，則結(jié)束追 星，進(jìn)入天線指向偏差監(jiān)測流程；如果不是，