一种天线寻星跟踪控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种天线寻星跟踪控制系统，包括上位机PC、天线控制单元ACU、天线驱动单元ADU、馈源网络与检测反馈装置。本发明专利技术实现基于TLE两行报表数据解析卫星位置算法对倾斜轨道卫星运行信息的计算，并通过搭建SDP4算法实现卫星位置的预报，使天线可根据卫星位置进行调整，通过步进跟踪结合位置预报的程序跟踪方案，实现精准跟踪目标卫星，大大的减少寻星的时间，跟踪性强，降低程序跟踪卫星时的难度，带来更好的使用前景。来更好的使用前景。来更好的使用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种天线寻星跟踪控制系统及方法


[0001]本专利技术属于天线跟踪
，具体为一种天线寻星跟踪控制系统及方法。

技术介绍

[0002]一般的静止卫星定点后，必须进行东西和南北方向位置保持，将其星下点经度和纬度控制在规定范围内(
±
0.1
°
)，以保证通信、卫星安全等需要。通常情况下，南北位置保持燃料消耗占整个卫星寿命期总燃料消耗的80％以上。因此，在不影响使用前提下许多静止轨道卫星在入轨初期及寿命后期采用倾斜轨道运行策略，尽可能减少南北位置保持控制次数，有效提高卫星寿命和可用度；
[0003]倾斜轨道卫星的星下点轨迹形状由其轨道倾角和偏心率共同决定，倾斜轨道卫星的轨道平面与地球赤道面存在有夹角即倾角，这导致了其运动状态比同步轨道更加复杂，当轨道倾角和偏心率较小时，它在近地点和远地点的轨道速度变化不明显，轨迹轮廓趋向于椭圆形，而当卫星的轨道倾角较大时，它在近地点和远地点的速度变化差异比较大，导致轨迹的轮廓呈现出“8”字形状，一般来讲，倾斜同步轨道卫星的轨道倾角时，其星下点轨迹为椭圆形，当轨道倾角时，卫星轨迹会呈现出“8”字形，当轨道倾角时，卫星的轨迹会逐渐不规则，“8”字形状幅度增加，而当轨道倾角接近90
°
时，星下点轨迹会变成一条南北方向的直线，此时轨道平面与地球赤道面垂直，也被称为极地轨道，目前大多数的方案是利用螺线扫描或者栅型扫描等方法，这几种扫描方法波束重叠率和漏扫率太高，效率低，由于倾斜同步轨道卫星的位置不断变化且受倾斜角度影响，造成难以跟踪，跟踪实时性不高，常规的手动跟踪或者程序跟踪在跟踪该类卫星时难度较大，一旦误差损耗过高势必会造成信号不稳定、信号弱甚至信号丢失问题，对此，我们提出了一种天线寻星跟踪控制系统及方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种天线寻星跟踪控制系统及方法，解决了以上技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种天线寻星跟踪控制系统，包括上位机PC、天线控制单元ACU、天线驱动单元ADU、馈源网络与检测反馈装置。
[0006]优先地，所述上位机用以完成卫星轨迹预测算法的解析，坐标系变换与工作状态的显示；
[0007]所述天线控制单元ACU主要完成接收上位机PC下发的方位、俯仰和极化角度指令与外围模块的输入信号，并经过分析处理后，向ADU发送控制指令；
[0008]所述天线驱动单元ADU用以驱动天线转动。
[0009]优先地，工作过程包括：
[0010]S1：将系统初始化，报表数据通过倾斜轨道卫星位置预测算法解析后，发送给天线控制系单元ACU；
[0011]S2：天线控制单元ACU发送指令驱动天线到达指定位置，引导跟踪；
[0012]S3：信标机电压反馈是否达到可观测门限值来判断是否达到目标位置附近；
[0013]S4：控制中心发指令驱动天线做微调，直至信号达到最大值附近，并进行稳定跟踪。
[0014]优先地，所述跟踪系统的主要技术指标为：
[0015]卫星捕获时间≤3Minutes；
[0016]天线方位指向范围
±
180
°
；
[0017]天线俯仰指向范围0
°
～90
°
；
[0018]天线极化指向范围
±
90
°
；
[0019]方位转速为5
°
/S；
[0020]俯仰转速为5
°
/S；
[0021]极化转速为2
°
/S；
[0022]天线的指向误差≤0.1
°
。
[0023]优先地，所述同步轨道卫星位置计算方法采用卫星星历数据解析算法。
[0024]一种天线寻星跟踪方法，包括程序跟踪与步进跟踪，所述步进跟踪方式用以进行极值点搜索。
[0025]优先地，跟踪状态的天线控制系统采用“十”字跟踪法。
[0026]优先地，所述“十”字跟踪过程为：
[0027]A1：方位和俯仰电机按照方位向右～方位向左～俯仰向上～俯仰向下的顺序转动；
[0028]A2：电机每走一步，比较此时信标接收机输出的AGC电平与之前一次输出的AGC电平的大小；
[0029]A3：假设AGC电平变大，则电机在同方向继续走一步；
[0030]A4：假设AGC电平变小，则电机改变方位走向，使电机朝相反方向走动；
[0031]A5：寻找出在方位方向上的最大值，转动一圈后，卫星信号到达最大处
[0032]优先地，所述AGC与AGC0两个值都不是固定的。
[0033]优先地，所述AGC表示当前位置的信号强度值，所述AGC0表示上一次位置处的信号强度值。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术实现基于TLE两行报表数据解析卫星位置算法对倾斜轨道卫星运行信息的计算，并通过搭建SDP4算法实现卫星位置的预报，使天线可根据卫星位置进行调整，通过步进跟踪结合位置预报的程序跟踪方案，实现精准跟踪目标卫星，大大的减少寻星的时间，跟踪性强，降低程序跟踪卫星时的难度，带来更好的使用前景。
附图说明
[0036]图1为本专利技术车载天线寻星控制系统组成框图；
[0037]图2为本专利技术轨道坐标系示意图；
[0038]图3为本专利技术卫星位置预报计算流程图；
[0039]图4为本专利技术天线指向示意图；
[0040]图5为本专利技术天线跟踪方法图；
[0041]图6为本专利技术步进跟踪流程图；
[0042]图7为本专利技术电源电路图；
[0043]图8为本专利技术通信模块图；
[0044]图9为本专利技术存储模块图；
[0045]图10为本专利技术电机驱动模块图；
[0046]图11为本专利技术限位开关模块图。
具体实施方式
[0047]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]倾斜同步轨道卫星位置计算方法
[0049]卫星星历数据解析算法：卫星星历表中记载着卫星的六个轨道根数，一旦相应的轨道根数被确定，对应的卫星轨道也就被确定下来，对于地球同步轨道卫星运动来说，可以通过此方法计算卫星任意时刻的空间位置，目前几乎所有卫星的根轨道数可以通过CelesTrak获取；
[0050]Celestrak网站是一个提供卫星轨道数据、预报和分析的网站，网站提供了各种数据库，包括航天器、火箭和太空站的实时位置、运动轨迹和状态信息，能够帮助用户更好地了解和使用卫星轨道数据，该网站提供的可用数据为两行轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线寻星跟踪控制系统，其特征在于：包括上位机PC、天线控制单元ACU、天线驱动单元ADU、馈源网络与检测反馈装置。2.根据权利要求1所述的天线寻星跟踪控制系统，其特征在于：所述上位机用以完成卫星轨迹预测算法的解析，坐标系变换与工作状态的显示；所述天线控制单元ACU主要完成接收上位机PC下发的方位、俯仰和极化角度指令与外围模块的输入信号，并经过分析处理后，向ADU发送控制指令；所述天线驱动单元ADU用以驱动天线转动。3.根据权利要求1所述的天线寻星跟踪控制系统，其特征在于，工作过程包括：S1：将系统初始化，报表数据通过倾斜轨道卫星位置预测算法解析后，发送给天线控制系单元ACU；S2：天线控制单元ACU发送指令驱动天线到达指定位置，引导跟踪；S3：信标机电压反馈是否达到可观测门限值来判断是否达到目标位置附近；S4：控制中心发指令驱动天线做微调，直至信号达到最大值附近，并进行稳定跟踪。4.根据权利要求1所述的天线寻星跟踪控制系统，其特征在于，所述跟踪系统的主要技术指标为：卫星捕获时间≤3Minutes；天线方位指向范围
±
180
°
；天线俯仰指向范围0
°
～90
°
；天线极化指向范围
±
90
°
；方位转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙嘉栋，郎宝华，李治慧，王可威，陈鹏宇，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：