一种低轨道卫星跟踪控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低轨道卫星跟踪控制系统，包括主控机箱、前面板、后面板以及设置于主控机箱内的控制系统，控制系统包括单脉冲自动跟踪闭环控制系统、程序跟踪闭环控制系统、上位机以及下位机；本实用新型专利技术同时采用二种跟踪方式，当对目标进行初始捕获状态时，采用程序自动跟踪方式，使天线粗略对准目标；一旦目标进入自动跟踪区域，系统自动转入单脉冲精密跟踪工作方式，得到高的跟踪精度。并且，利用它的准确跟踪数据，可对预报的卫星轨道进行适当的修正。在对卫星轨道进行修正后，还可以采用程序自动跟踪方式运行。这二者可以互为备分。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低轨道卫星跟踪控制系统。
技术介绍
目前多数跟踪基本上局限于被动的等待跟踪，根据卫星轨道预报的入轨及出轨时间，等待捕获卫星，这样做存在一定的风险。如果时间同步不好或者预报稍有偏差，都会造成跟踪失败。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种低轨道卫星跟踪控制系统。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种低轨道卫星跟踪控制装置，包括主控机箱、前面板、后面板以及设置于主控机箱内的控制系统，控制系统包括单脉冲自动跟踪闭环控制系统、程序跟踪闭环控制系统、上位机、下位机，其中：单脉冲自动跟踪闭环控制系统由单脉冲跟踪天线及跟踪接收机产生误差信号ΔX、ΔY，经放大后驱动X、Y轴转动，自动控制其转动方向，使ΔX、ΔY误差信号减小，直至ΔX、ΔY＝0，天线对准目标后停止转动；程序跟踪闭环控制系统能够按照卫星运行轨道，预知在某个时刻t0时，卫星所在的位置；通过测量，得到地球站天线所在的位置；上位机采用PC机，在程序跟踪时，完成对轨道预报数据的处理，计算出天线指向角，通过串口发送到下位机；通过PCI插槽进行串口扩展，在单脉冲跟踪时对接收机进行相校控制，此外，还对下变频器进行控制，对调制解调器数据进行接收，对GPS的UTC时间进行接收，同时还要进行多普勒频移计算，并负责操作软件界面的显示；下位机模拟PID控制电路，程序跟踪误差电压和单脉冲跟踪的角误差输出电压通过由AGC信号控制的继电器选择依次通过比例放大环节——微分环节——积分环节——比例放大环节，再和手控电压通过手控功能选择按钮选择输出到电机驱动器。本技术进一步的改进在于：所述前面板上设置有均与控制系统相交互的2个机箱把手、数字式面板、4个限位指示灯、2个调速电位器、单刀三掷开关、手控按钮、10个测试插孔、2个使能按钮以及电源开关。所述测试插孔包括9个红色插孔和1个黑色插孔。所述后面板上设置有电源线接口、PS/2键盘接口、接地柱、GPS天线接口、保留接口、VGA接口、上位机接口、风扇、14芯航空头接口、10芯航空头接口、19芯航空头接口以及14芯航空头接口；其中，10芯航空头接口为跟踪接收机接口，19芯航空头接口为旋变接口；14芯航空头接口为控制接口。所述控制系统还包括主控模块，以及均与主控模块相交互的开关电源、激磁模块、PID控制板、GPS模块和旋变模块。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术同时采用二种跟踪方式，当对目标进行初始捕获状态时，采用程序自动跟踪方式，使天线粗略对准目标；一旦目标进入自动跟踪区域，系统自动转入单脉冲精密跟踪工作方式，得到高的跟踪精度。并且，利用它的准确跟踪数据，可对预报的卫星轨道进行适当的修正。在对卫星轨道进行修正后，还可以采用程序自动跟踪方式运行。这二者可以互为备分。【附图说明】图1为本技术低轨道卫星地面跟踪系统框图；图2为本技术主控机箱前面板的结构示意图；图3为本技术主控机箱后面板的结构示意图；图4为本技术主控机箱内部布局图。其中，1-机箱把手；2-数字式面板表；3-限位指示灯；4-调速电位器；5-单刀三掷开关；6-手控按钮；7-测试插孔；8-使能按钮；9-电源开关；10-电源线接口；11-PS/2键盘接口；12-接地柱；13-GPS天线接口；14-保留接口；15-VGA接口；16-上位机接口；17-风扇；18-14芯航空头接口；19-10芯航空头接口；20-19芯航空头接口；21-14芯航空头接口；22-开关电源；23-激磁模块；24-PID控制板；25-GPS模块；26-旋变模块；27-主控模块。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参见图1-4，本技术包括主控机箱、前面板、后面板以及设置于主控机箱内的控制系统，控制系统包括单脉冲自动跟踪闭环控制系统、程序跟踪闭环控制系统、上位机、下位机、主控模块27，以及均与主控模块27相交互的开关电源22、激磁模块23、PID控制板24、GPS模块25和旋变模块26，其中：单脉冲自动跟踪闭环控制系统由单脉冲跟踪天线及跟踪接收机产生误差信号ΔX、ΔY，经放大后驱动X、Y轴转动，自动控制其转动方向，使ΔX、ΔY误差信号减小，直至ΔX、ΔY＝0，天线对准目标后停止转动；程序跟踪闭环控制系统能够按照卫星运行轨道，预知在某个时刻t0时，卫星所在的位置；通过测量，得到地球站天线所在的位置；上位机采用PC机，在程序跟踪时，完成对轨道预报数据的处理，计算出天线指向角，通过串口发送到下位机；通过PCI插槽进行串口扩展，在单脉冲跟踪时对接收机进行相校控制，此外，还对下变频器进行控制，对调制解调器数据进行接收，对GPS的UTC时间进行接收，同时还要进行多普勒频移计算，并负责操作软件界面的显示；下位机模拟PID控制电路，程序跟踪误差电压和单脉冲跟踪的角误差输出电压通过由AGC信号控制的继电器选择依次通过比例放大环节——微分环节——积分环节——比例放大环节，再和手控电压通过手控功能选择按钮选择输出到电机驱动器。前面板上设置有均与控制系统相交互的2个机箱把手1、数字式面板2、4个限位指示灯3、2个调速电位器4、单刀三掷开关5、手控按钮6、10个测试插孔7、2个使能按钮8以及电源开关9。测试插孔7包括9个红色插孔和1个黑色插孔。后面板上设置有电源线接口10、PS/2键盘接口11、接地柱12、GPS天线接口13、保留接口14、VGA接口15、上位机接口16、风扇17、14芯航空头接口18、10芯航空头接口19、19芯航空头接口20以及14芯航空头接口21；其中，10芯航空头接口19为跟踪接收机接口，19芯航空头接口20为旋变接口；14芯航空头接口21为控制接口。本技术的工作原理：为能够准确、快速的捕获卫星，该系统改变了常规的被动等待捕获卫星的方法，采用螺旋扫描的方法进行主动捕获卫星。首先，根据卫星轨道预报，解决好控制系统的时间同步问题，再根据轨道六根数计算出卫星入轨时的天线方位角度，将该方位、俯仰角度转换成天线X和Y轴的角度；在时间到达卫星入轨时间时，系统自动进入螺旋扫描模式，直到捕获到卫星信号，这是按照轨道预报提供的轨道进入程序跟踪模式；当信号到达接收机锁定门限后启动单脉冲跟踪。在跟踪过程中，系统会自动记录轨道参数并进行轨道修正。系统进行跟踪和通信时，需要频率发生器按照多普勒频移规律对系统的频率进行预补偿，已达到频率及相位同步的目的。单脉冲自动跟踪闭环控制系统：它由单脉冲跟踪天线及跟踪接收机产生误差信号ΔX、ΔY，经放大后驱动X、Y轴转动，自动控制其转动方向，使ΔX、ΔY误差信号减小，直至ΔX、ΔY＝0，天线对准目标后停止转动。此种控制方式可以得到很高的跟踪精度，但其缺点是自动跟踪范围较小。在跟踪天线波速宽带很小的情况下，目标必须进入波束范围才能实现自动精密跟踪，因而单独使用此跟踪方式存在一定的问题。程序跟踪闭环控制系统程序跟踪闭环控制系统的工作原理如下：按照卫星运行轨道，可以预知在某个时刻t0时，卫星所在的位置(经度Ls、纬度Φs、高度hs)；通过测量，可得地球站天线所在的位置(经度Lg、纬度Φg、高度hg)。按照下列公式，可以计算出当时天线的指向(X、Y)。如果天线方位角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低轨道卫星跟踪控制装置，其特征在于，包括主控机箱、前面板、后面板以及设置于主控机箱内的控制系统，控制系统包括单脉冲自动跟踪闭环控制系统、程序跟踪闭环控制系统、上位机以及下位机；所述前面板上设置有均与控制系统相交互的2个机箱把手(1)、数字式面板(2)、4个限位指示灯(3)、2个调速电位器(4)、单刀三掷开关(5)、手控按钮(6)、10个测试插孔(7)、2个使能按钮(8)以及电源开关(9)；所述测试插孔(7)包括9个红色插孔和1个黑色插孔。

【技术特征摘要】
1.一种低轨道卫星跟踪控制装置，其特征在于，包括主控机箱、前面板、后面板以及设置于主控机箱内的控制系统，控制系统包括单脉冲自动跟踪闭环控制系统、程序跟踪闭环控制系统、上位机以及下位机；所述前面板上设置有均与控制系统相交互的2个机箱把手(1)、数字式面板(2)、4个限位指示灯(3)、2个调速电位器(4)、单刀三掷开关(5)、手控按钮(6)、10个测试插孔(7)、2个使能按钮(8)以及电源开关(9)；所述测试插孔(7)包括9个红色插孔和1个黑色插孔。2.根据权利要求1所述的低轨道卫星跟踪控制装置，其特征在于，所述后面板上设置有电源线接口(10)、PS/2键盘接口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍梦冰，
申请(专利权)人：陕西拓星通信设备工程有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61