【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，具体涉及一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法。
技术介绍
1、在卫星通信领域，随着大容量、高增益的高通量卫星以及中低轨道卫星的快速部署与发展，卫星通信天线从传统跟踪地球同步轨道卫星转变为跟踪变轨道卫星、区域高空目标来完成通信任务，跟踪方法从之前结构复杂的单脉冲跟踪转变为程序引导的指向跟踪。为满足多种目标的跟踪任务与平台的装载需求，动中通天线多采用小型化、低轮廓的方位-俯仰-交叉型座架，该类型天线座架具备较低的轮廓、较小的交叉运动范围等特点。该天线在低仰角状态下可以实现载体运动过程中稳定跟踪卫星，但是在俯仰角临近90度乃至过顶状态下，存在一段跟踪盲区，该区域天线方位轴运行速度变化剧烈，远远超出其设计速度，同时交叉轴运动范围无法应对目标卫星轨道变化的同时隔离载体姿态。
2、传统三轴卫星天线多采用信号跟踪方式引导天线完成跟踪，高仰角状态下采用方位轴定速驱动等方式仍存在过顶失锁的情况，无信号引导的指向跟踪更无法满足过顶过程的稳定跟踪需求。同时动中通天线在机动过程中与目标之间的不规则往复运动可能出现频繁过顶的问题，目前仍缺少相应的指向跟踪方法解决此类跟踪问题。天线小型化、低轮廓的结构特点，同时限制了天线轴的运转范围，无法满足全空域跟踪需求。因此，低轮廓三轴动中通天线缺乏一种基于指向跟踪的过顶跟踪方法用以满足动中通天线全空域的稳定跟踪要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法。本专利技术可在动中通天线频
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，包括以下步骤：
4、(1)根据跟踪目标轨道信息或者实时目标位置信息，结合天线本地经度、纬度与高度，计算天线实时指向的方位地理角度a、俯仰地理角度e；
5、(2)根据目标指向地理角度以及载体姿态、航向信息，采用方位随动载体航向策略预估计算天线需要指向的目标甲板角度，包括方位目标甲板角度aj(1)、俯仰目标甲板角度ej(1)、交叉目标甲板角度cj(1)；
6、(3)判断天线是否进入跟踪盲区，如果进入跟踪盲区，则采用方位随动交叉策略重新规划计算天线指向的目标甲板角度，包括方位目标甲板角度aj(2)、俯仰目标甲板角度ej(2)、交叉目标甲板角度cj(2)；
7、(4)目标指令角度赋值，根据不同跟踪策略对方位甲板角进行自适应位置环路调节，并控制天线各轴转至目标角度，完成天线指向跟踪。
8、进一步地，步骤(2)中方位目标甲板角度aj(1)、俯仰目标甲板角度ej(1)、交叉目标甲板角度cj(1)的具体计算方式为：
9、aj(1)＝aj0+sin-1[cr*cp*s(a-h)-sr*cp*sp+sr*c(a-h)*cp*sp)]
10、
11、cj(1)＝sin-1(-sr·se)
12、式中，s、c分别是sin、cos的简写，aj0为当前方位甲板角，h为天线实时航向角，p为天线实时俯仰角，r为天线实时横滚角，a为天线实时指向的方位地理角度，e为天线实时指向的俯仰地理角度。
13、进一步地，步骤(3)的具体方式为：
14、(301)判断天线是否进入跟踪盲区：
15、当天线实时指向的俯仰地理角度e大于82度，或者步骤(2)中计算的交叉目标甲板角度cj(1)大于climit-1，climit为设计角度，或者步骤(2)中计算的方位目标甲板角度aj(1)与当前方位甲板角度差值大于60度时，即判定进入跟踪盲区；
16、(302)当天线进入跟踪盲区后，天线转变为方位随动交叉，此时天线指向的目标甲板角度已经保持地理指向，在转换过程中不会发生角度跳变，根据以下公式计算天线指向的目标甲板角度：
17、
18、cj(2)＝sin-1[cr*ce*s(a-h)-sr*cp*se+sr*c(a-h)*ce*sp]
19、
20、计算aj(2)时，保证分母不为0，当ej(2)＞89时，ej(2)取89进行计算；
21、式中，s、c分别是sin、cos的简写，h为天线实时航向角，p为天线实时俯仰角，r为天线实时横滚角，a为天线实时指向的方位地理角度，e为天线实时指向的俯仰地理角度。
22、进一步地，步骤(4)的具体方式为：
23、(401)当天线处于低仰角跟踪状态时，天线方位轴随动载体航向，此时指令角度为ajcmd＝aj(1)，ejcmd＝ej(1)，cjcmd＝cj(1)，采用经典pid控制器对天线进行闭环控制；当天线进入盲区后，随着仰角增大，方位对地理指向影响变小，由俯仰轴与交叉轴保证地理指向，此时指令角度为ajcmd＝aj(2)，ejcmd＝ej(2)，cjcmd＝cj(2)，对于俯仰轴与交叉轴采用经典pid闭环控制，保证到位精度；为保证方位轴运转稳定，方位轴控制自动切换为窄带位置环路控制器，具体方式为：
24、
25、式中，为窄带位置环路输出速度，ajcmd为方位指令甲板角，aj0为当前方位甲板角，k1为方位轴位置环路增益，k2为方位轴位置环路控制阶次，k2的取值范围为0～1；
26、(402)窄带位置环路控制器中根据天线方位设计速度及加速度大小，调节k1值与k2值，其中k2阶次越小，临近指令位置时加速度响应越大，天线响应越快，稳定性变差，相应地k1值增益越大，速度输出越大。
27、采用上述技术方案的有益效果在于：
28、(1)本专利技术提出了一种新型方位随动交叉的程序补偿跟踪策略，解决低轮廓动中通天线过顶跟踪盲区问题，可以实现变轨道卫星、区域高空目标的在移动状态下的实时动态跟踪。
29、(2)本专利技术通过方位轴的补偿作用，进一步降低了天线交叉轴的实际运转范围，强化天线小型化、低轮廓的结构设计。
30、(3)本专利技术提出的方位轴自适应位置环路设计，在天线载体与跟踪目标存在不规则运动前提下，实现方位轴的快速稳定运转，提高天线跟踪的稳定性。
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1.一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中方位目标甲板角度Aj(1)、俯仰目标甲板角度Ej(1)、交叉目标甲板角度Cj(1)的具体计算方式为：
3.根据权利要求1所述的一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，步骤(3)的具体方式为：
4.根据权利要求1所述的一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，步骤(4)的具体方式为：
【技术特征摘要】
1.一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于低轮廓三轴动中通天线的过顶跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中方位目标甲板角度aj(1)、俯仰目标甲板角度ej(1)、交叉目标甲板角度cj(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一焕，黄元庆，张硕，刘昕，王倩倩，秦超，耿大孝，吕晓静，闫少雄，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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