一种海上浮标卫星通信自动跟踪装置及跟踪方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于卫星通信跟踪的技术领域，具体地说，涉及一种海上浮标卫星通信跟踪装置，包括：AP板、惯导单元、GPS单元、中央控制单元、伺服控制器、多个驱动器、方位轴步进电机和俯仰轴步进电机；所述AP板，用于获取AGC数据；所述惯导单元，用于获取某海上浮标的惯导数据；所述GPS单元，用于获取该海上浮标的GPS数据；所述中央控制单元，用于计算卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，并将其输入至伺服控制器；还用于圆锥扫描算法，对获取的AGC数据进行处理，得到处理后的AGC数据，并将其输入至伺服控制器；所述伺服控制器，用于根据获得的卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，对应地驱动方位轴步进电机和俯仰轴步进电机。步进电机和俯仰轴步进电机。步进电机和俯仰轴步进电机。

【技术实现步骤摘要】
一种海上浮标卫星通信自动跟踪装置及跟踪方法


[0001]本专利技术属于卫星通信跟踪的
，具体地说，涉及一种海上浮标卫星通信自动跟踪装置及跟踪方法。

技术介绍

[0002]针对“动中通”技术，通俗来讲卫星通信就是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信行为。传统的卫星通信方式属于“静中通”，即在通信设备的空间位置不发生改变的情况下，实现通信功能，天线基座是固定且不可移动的。随着科学技术水平的提高以及人们对通信质量、通信速度、通信灵活性要求的改变，为了拓展卫星通信的应用领域，“动中通”技术越来越多的应用于卫星通信领域中。物体是时刻运动的，然而卫星天线在通信时又具有方向性，这就需要在物体运动的情况下，将物体的运动进行隔离，从而确保卫星天线能够不受物体运动的影响，始终对准卫星，这就是“动中通”技术。
[0003]传统的船载“动中通”技术由于适用对象是相对平稳的船舶平台，而且其天线口径相对较大，快速响应能力以及跟踪控制精度要求并不高，通常，海上卫星通信的载体是浮标，浮标在海上行进时，姿态变换较为剧烈，而且由于浮标的尺寸限制，天线口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上浮标卫星通信跟踪装置，其特征在于，该装置包括：AP板、惯导单元、GPS单元、中央控制单元、伺服控制器、多个驱动器、方位轴步进电机和俯仰轴步进电机；所述AP板，用于获取AGC数据，并将其输入至中央控制单元；所述惯导单元，用于获取某海上浮标的惯导数据，并基于Kalman滤波的前馈补偿方法，将其进行Kalman滤波处理后，将处理后的惯导数据输入至中央控制单元；所述GPS单元，用于获取该海上浮标的GPS数据，并将其输入至中央控制单元；所述中央控制单元，用于根据获取的GPS数据和处理后的惯导数据，获得卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，并将其输入至伺服控制器，进行卫星天线与卫星的初次对准；还用于根据圆锥扫描算法，对获取的AGC数据进行处理，得到处理后的AGC数据，并将其输入至伺服控制器，进行卫星天线与卫星的再次对准；所述伺服控制器，用于根据获得的卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，分别利用各自的驱动器，对应地驱动方位轴步进电机和俯仰轴步进电机；还用于根据接收的处理后的AGC数据，利用各自的驱动器，对应地驱动方位轴步进电机和俯仰轴步进电机，实现实时跟踪该海上浮标。2.根据权利要求1所述的海上浮标卫星通信跟踪装置，其特征在于，所述AGC数据为采用AP板，获取的用于反映卫星信号强度的自动增益控制值；所述惯导数据为采用惯导单元，检测到某海上浮标的姿态数据，该某海上浮标的姿态数据包括：方位角、俯仰角和横滚角；所述GPS数据为采用GPS单元，获取某海上浮标的地理位置坐标值，作为海上浮标的GPS值，该海上浮标的GPS值包括：某海上浮标的经度、纬度和海拔高度。3.一种海上浮标卫星通信跟踪方法，其特征在于，该方法基于上述权利要求1
‑
2中任一所述的海上浮标卫星通信跟踪装置实现，该方法包括：初始寻星，调整某浮标上的卫星天线平台处于水平面；中央控制单元根据预先获得的GPS数据和处理后的惯导数据，获得卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，将卫星天线初次对准卫星；伺服控制器根据获得的卫星天线需要调整的方位角，通过驱动器，驱动方位轴步进电机，利用方位轴步进电机调整卫星天线的方位角；伺服控制器根据获得的卫星天线需要调整的俯仰角，通过驱动器，驱动俯仰轴步进电机，利用俯仰轴步进电机调整卫星天线的俯仰角；中央控制单元再根据圆锥扫描算法，对获取的AGC数据进行处理，得到处理后的AGC数据，并将其输入至伺服控制器，对卫星天线进行再次对准；伺服控制器根据接收的处理后的AGC数据，利用各自的驱动器，对应地驱动方位轴步进电机和俯仰轴步进电机；根据卫星天线，实时跟踪该海上浮标。4.根据权利要求3所述的海上浮标卫星通信跟踪方法，其特征在于，所述AGC数据为采用AP板，获取的用于反映卫星信号强度的自动增益控制值；所述惯导数据为采用惯导单元，检测到某海上浮标的姿态数据，该某海上浮标的姿态数据包括：方位角、俯仰角和横滚角；所述GPS数据为采用GPS单元，获取某海上浮标的地理位置坐标值，作为海上浮标的GPS值，该海上浮标的GPS值包括：某海上浮标的经度、纬度和海拔高度。
5.根据权利要求3所述的海上浮标卫星通信跟踪方法，其特征在于，所述初始寻星，调整浮标上的卫星天线平台处于水平面；其具体过程为：获取海上某个海上浮标的初始俯仰角和初始横滚角，并判断该海上浮标上的卫星天线平台是否处于水平面；若该海上浮标的俯仰角和横滚角均为0，则该浮标上的卫星天线平台处于水平面；若该海上浮标的俯仰角或横滚角不为0，则该浮标上的卫星天线平台有夹角，并调节该浮标上的卫星天线平台，直至浮标的俯仰角和横滚角均为0，且该浮标上的卫星天线平台处于水平面，调节卫星天线平台上的方位角或者俯仰角，使得天卫星线相对于水平面是平行的。6.根据权利要求3所述的海上浮标卫星通信跟踪方法，其特征在于，所述中央控制单元根据预先获得的GPS数据和处理后的惯导数据，获得卫星天线需要调整的方位角和俯仰角，将卫星天线初次对准卫星；其具体过程为：建立卫星的地球坐标系O0x0y0z0，则卫星的位置坐标表示为(x0,y0,z0)：其中，原点O0为地心，x0为X轴指向北极点，y0为Y轴指向本初子午线与赤道交点；z0为Z轴指向90
°
E与赤道交点；计算卫星在地球坐标系下的直角坐标：其中，h为卫星距离地面高度；λ为卫星点下的经度；为卫星点下的纬度；某海上浮标位于以O
e
为原点的地理坐标系的原点，λ
n
为某海上浮标的经度；为某海上浮标的纬度；Re是地球的半径；为地球同步轨道卫星；建立卫星的东北天地理坐标系，将上述卫星的地球坐标矢量进行矩阵转换，可得到卫星的地理坐标(x
e
,y
e
,z
e
)；其中，R2为关于λ
n
的旋转矩阵；R1为关于的旋转矩阵；x
e
为X轴指向正北方，y
e
为Y轴指向正东方，z
e
为Z轴指向垂直于水平面的天空；其中，其中，根据公式(1)、(2)、(3)、(4)，整理得到卫星的地理坐标(x

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞士，梁显锋，赵晖，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：