一种机载卫星通信天线的复合跟踪方法与流程

本发明涉及机载卫星通信天线跟踪领域，特别适用小口径机载卫星通信天线的跟踪。

背景技术：

对于小口径机载卫星通信天线，目前一般采用圆锥扫描或单脉冲跟踪，这固然是一种容易实现的跟踪方式，但设备系统结构比较复杂，成本较高。根据外部提供的飞机姿态信息，采用引导跟踪方式，可实现对卫星的跟踪，且系统结构简单，避免了网络复杂、相位变化等方面的问题。但单一的引导跟踪因标校误差、惯导漂移等原因，很难长时间的达到跟踪精度的要求，需要一种复合跟踪算法，提高天线的跟踪精度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于机载卫星通信天线的复合跟踪算法，在引导跟踪的基础上叠加步进控制，对于能提供飞机姿态信息的系统，可以满足天线跟踪精度要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种机载卫星通信天线的复合跟踪方法，包括以下步骤：

(1)伺服跟踪系统根据外部提供的gps和惯导数据，计算出对准目标的当前理论角度，将当前理论角度发送至天线；

(2)天线指向当前理论角度，并将在当前理论角度接收到的信号发送给伺服跟踪系统；

(3)伺服跟踪系统采集接收到的信号强度，并判断接收到的信号强度是否大于设定值，若是，则进行锁定并执行步骤(4)，否则执行步骤(2)；

(4)天线的方位和俯仰分别一一对应向预设方位方向和预设俯仰方向偏开设定角度，并将偏开前后两个方位位置和偏开前后两个俯仰位置接收到的信号发送给伺服跟踪系统；

(5)伺服跟踪系统分别采集方位偏开前后两个方位位置的信号强度，对两个方位位置的信号强度求差，得出方位需要纠正的方向和方位角度偏差，将方位需要纠正的方向作为预设方位方向；分别采集俯仰偏开前后两个俯仰位置的信号强度，对两个俯仰位置的信号强度求差，得出俯仰需要纠正的方向和俯仰角度偏差，将俯仰需要纠正的方向作为预设俯仰方向；

(6)伺服跟踪系统将方位角度偏差、俯仰角度偏差与当前理论角度进行叠加，将叠加结果作为当前理论角度，将当前理论角度发送至天线，返回步骤(2)。

其中，步骤(5)具体为：

伺服跟踪系统分别实时采集设定时间内方位偏开前后两个方位位置的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到方位偏开前后两个方位位置的实际信号强度，比较两个方位位置的实际信号强度，得出方位需要纠正的方向和方位角度偏差，将方位需要纠正的方向作为预设方位方向；

伺服跟踪系统分别实时采集设定时间内俯仰偏开前后两个俯仰位置的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到俯仰偏开前后两个俯仰位置的实际信号强度，比较两个俯仰位置的实际信号强度，得出俯仰需要纠正的方向和俯仰角度偏差，将俯仰需要纠正的方向作为预设俯仰方向。

本发明相比背景技术有如下优点：

(1)本发明实现简单，有效降低了设备成本；

(2)本发明简化了天线系统设备组成，避免了网络复杂、相位变化等方面的问题，提高了设备的可靠性和稳定性。

(3)本发明实时追踪信号强度的最大值，保证天线能够跟踪到信号的最大点，避免了单一的数字引导跟踪会因惯导漂移、标校误差等原因造成天线无法跟到信号最大点的问题，从而提高伺服的跟踪精度，保证通信链路的稳定。

附图说明

图1是本发明复合跟踪方法流程图。

图2是本发明方位的步进控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步描述本发明。

该发明要完成的功能为在飞机飞行状态下，实现天线对卫星的实时跟踪。

本发明一种机载卫星通信天线的复合跟踪方法，如图1所述包括以下步骤：

(1)伺服跟踪系统根据外部提供的gps和惯导数据，计算出对准目标的当前理论角度，将当前理论角度发送至天线；

(2)天线指向当前理论角度，并将接收到的信号发送给伺服跟踪系统；一般天线的指向在10db波束宽度到3db波束宽度之间，伺服跟踪系统可以锁定此范围内的信号；

(3)伺服跟踪系统采集接收到的信号强度，并判断接收到的信号强度是否大于设定值，若是，则进行锁定并执行步骤(4)，否则执行步骤(2)；

(4)天线的方位和俯仰分别一一对应向预设方位方向和预设俯仰方向偏开设定角度，并将偏开前后两个方位位置和偏开前后两个俯仰位置接收到的信号发送给伺服跟踪系统；

(5)伺服跟踪系统分别采集方位偏开前后两个方位位置的信号强度，对两个方位位置的信号强度求差，得出方位需要纠正的方向和方位角度偏差，将方位需要纠正的方向作为预设方位方向；分别采集俯仰偏开前后两个俯仰位置的信号强度，对两个俯仰位置的信号强度求差，得出俯仰需要纠正的方向和俯仰角度偏差，将俯仰需要纠正的方向作为预设俯仰方向；

(6)伺服跟踪系统将方位角度偏差、俯仰角度偏差与当前理论角度进行叠加，将叠加结果作为当前理论角度，将当前理论角度发送至天线，返回步骤(2)。

步骤(4)和步骤(5)为步进控制，实施例为方位首次的步进控制步骤，具体如图2，天线的方位先向左偏开设定角度，并将偏开后方位位置接收到的信号发送给伺服跟踪系统；伺服跟踪系统实时采集设定时间内偏开后方位位置的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到偏开后方位位置的实际信号强度；天线的方位偏回原来的方位，将接收到的信号发送给伺服跟踪系统，伺服跟踪系统实时采集设定时间内的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到方位原始位置的实际信号强度；比较两个方位位置的实际信号强度，得出方位需要纠正的方向和方位角度偏差，将方位需要纠正的方向作为预设方位方向；

天线的俯仰先向左偏开设定角度，再偏回原来的位置，按上述方位的计算方法计算出两个俯仰位置的实际信号强度，得出俯仰需要纠正的方向和俯仰角度偏差，将俯仰需要纠正的方向作为预设俯仰方向。

第二次及以上步进控制，天线的方位和俯仰分别一一对应向预设方位方向和预设俯仰方向偏开设定角度，且不需偏回原来的位置。具体为：伺服跟踪系统分别实时采集设定时间内方位偏开前后两个方位位置的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到方位偏开前后两个方位位置的实际信号强度，比较两个方位位置的实际信号强度，得出方位需要纠正的方向和方位角度偏差，将方位需要纠正的方向作为预设方位方向；

伺服跟踪系统分别实时采集设定时间内俯仰偏开前后两个俯仰位置的信号强度，取设定时间内信号强度的平均值，得到俯仰偏开前后两个俯仰位置的实际信号强度，比较两个俯仰位置的实际信号强度，得出俯仰需要纠正的方向和俯仰角度偏差，将俯仰需要纠正的方向作为预设俯仰方向。

采用本发明方法，某0.6米ku机载卫星通信天线跟踪指标为0.56°，实测跟踪精度见表1。

表1天线跟踪精度测试结果