CN101339435A - 一种搜寻、追踪卫星的方法 - Google Patents

Abstract

一种搜寻、追踪卫星的方法，该方法分三个步骤：粗调搜寻方法；细调搜寻方法；追踪锁定方法。通过粗调搜寻方法找到了一个粗略的卫星方位后，通过细调搜寻方法来准确快速的对星，追踪并锁定已找到的卫星信号，保证长时间工作而信号不发生较大变化。本发明的优点是不仅能进行一般的寻星工作，更能支持用户携带便携式卫星通信系统在一些较恶劣的地形气候环境中正常工作，并且本发明的最大特点是快速、准确和稳定。

Description

一种搜寻、追踪卫星的方法

技术领域

本发明涉及一种能使便携式卫星通信系统在户外的任意环境下进行卫星的快速搜索、定位、以及交互通讯的搜寻、追踪卫星的方法。

背景技术

目前还未有一种方法能在任何户外环境下，通过GPS方位信息计算并快速准确地确定设备及卫星所在的方位，能快速准确的寻星、定位、追踪、通讯功能，能根据用户的要求任意改变寻星目标以及通讯频率。

发明内容

本发明的技术问题是要提供一种快速搜寻卫星位置，并且最终锁定卫星的信号强度的搜寻、追踪卫星的方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种搜寻、追踪卫星的方法，该方法的步骤是：

一、粗调搜寻方法：

A、首先在天线俯仰角度不变情况下，进行水平方位角10度范围内搜寻；

B、控制天线水平方位的电机，每次调整0.3度，直至调整至10度；

C、仍未搜寻到卫星信号，则调整天线的俯仰角度0.2度，重复步骤A、B；

二、细调搜寻方法：

D、找到卫星粗略方位角度后，以该方位的俯仰、水平方位为中心，以0.1度精度，控制天线的俯仰、水平方位步进电机进行螺旋式发散搜索；

E、重复D步，直至俯仰、水平方位搜寻完1度范围；

F、无论在D、E的步骤中任何一个俯仰、水平方位角找到卫星，则再以该俯仰、水平方位角为中心，重复D、E步骤；

三、追踪锁定方法：

G、在步骤二搜寻到卫星的俯仰、水平方位角后，以该方位角为中心，以0.7度为步进控制天线俯仰、水平方位转动，并每次延时2秒；

H、以搜寻到卫星的准确位置为中心，对该中心的上、下、左、右四个方向依次进行信号强度检测；

I、当检测到某个方向的信号强于该中心信号时，则以该方向的信号为中心，重复步骤H。

本发明的优越功效在于：本发明提供的方法不仅能进行一般的寻星工作，更能支持用户携带便携式卫星通信系统在一些较恶劣的地形气候环境中正常工作，并且本发明的最大特点是快速、准确和稳定。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为实现本发明的硬件原理框图。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明为便携式卫星通信系统能在最短时间将包括天线方位、俯仰、极化等调整到正确卫星方位附近，为接下来的细调寻星做准备，同时又要尽量保证在地形、天气、方位准确度等因素并不理想的情况下也能完成寻星任务，还要考虑到粗调搜寻方法的可兼容搜索范围等因素了。

本发明提供了一种搜寻、追踪卫星的方法，该方法的步骤是：一、粗调搜寻方法：

A、首先在天线俯仰角度不变情况下，进行水平方位角10度范围内搜寻；

B、控制天线水平方位的电机，每次调整0.3度，直至调整至10度；

C、仍未搜寻到卫星信号，则调整天线的俯仰角度0.2度，重复步骤A、B；

该粗调搜寻方法首先在俯仰角度不变的情况下，通过改变方位角度来搜索信号，搜索范围在10度左右，每次电机调整在0.3度，当完成一轮搜索后没有发现卫星信号，则略调整俯仰角度0.2度来继续进行粗调搜寻；在10度范围内没有搜索到目标卫星信号，则默认设置加大粗调搜索范围，以适应在各种不同地形中能够搜索到目标卫星信号。

该粗调搜寻方法的优点是一般在野外，即使地面不平整，但俯仰仪可以大致检测到这样的无偿，并在计算理论俯仰时可以作出补偿，所以俯仰相对于方位调整稍显次要。本方法就是考虑到这一因素，在粗调过程中较注重方位上的搜索，从而加快粗调寻星速度。

通过粗调搜寻方法找到了一个粗略的卫星方位后，通过第二步细调搜寻方法来准确快速的对星。

二、细调搜寻方法：

D、找到卫星粗略方位角度后，以该方位的俯仰、水平方位为中心，以0.1度精度，控制天线的俯仰、水平方位步进电机进行螺旋式发散搜索；

E、重复D步，直至俯仰、水平方位搜寻完1度范围；

F、无论在D、E的步骤中任何一个俯仰、水平方位角找到卫星，则再以该俯仰、水平方位角为中心，重复D、E步骤；如此循环搜索，最终会找到一个信号最大值，而此值所对应的位置就是目标卫星的正确方位。

该细调搜寻方法的优点是：由于粗调搜寻方法找到的信号位置虽然粗略但离正确位置也不会远了，所以利用这样的发散式搜索方法在速度上是最为快速的；细调搜索精度变小，且每次位移幅度很小，保证在气候恶劣的环境，如大风使设备晃动所产生的搜索误差变小；搜索结果准确，因为搜索中心点在不断调整移动，从而避免了因为搜索精度高导致搜索范围小的弊端，实际搜索范围提高了，保证了所搜索到的目标卫星方位极为准确。

三、追踪锁定方法：为了追踪并锁定已找到的卫星信号，保证长时间工作而信号不发生较大变化；由于便携式卫星通讯系统会随环境、天气、人为等因素而发生微小的偏转，导致信号渐渐变弱，此时就需要能检测并锁定最大信号的方位。

G、在步骤二搜寻到卫星的俯仰、水平方位角后，以该方位角为中心，以0.7度为步进控制天线俯仰、水平方位转动，并每次延时2秒；

H、以搜寻到卫星的准确位置为中心，对该中心的上、下、左、右四个方向依次进行信号强度检测；

I、当检测到某个方向的信号强于该中心信号时，则以该方向的信号为中心，重复步骤H。

该追踪锁定方法的优点是：

1)保证对卫星信号强度为最大：即当检测到对卫星信号相比原最大信号值有微小偏转时，本方法将自动开始追踪信号，以保证信号永远处于最大状态；

2)调整时信号变化稳定：当本方法开始追踪信号工作时，由于步进精度极高，所以在追踪过程中，不会出现大幅度的信号变化，由此能避免在使用过程中信号不稳定的情况发生；

3)检测精度极高：由于在调整俯仰及方位电机时，会造成轻微的机体振动现象，这样的振动将会导致信号检测跳变甚至是假值，尤其在本方法中，此现象变的尤其重要；所以加入了调整延时的概念，即每步进调整都将有2s左右的稳定延时时间，之后再检测信号强度，如此就能保证调整的准确度；

4)容错机制：当锁定的信号发生大幅度下降的现象时，理论上会有几种可能性：便携式卫星通讯系统的摆放方位有变动、在极化设备前方有遮挡物、设备故障。基于以上可能性，总结出一个容错机制，即当信号发生大幅度下降甚至消失时，本方法将会计算一个1分钟确认的固定延时时间，在此段时间内，本方法将会保持当前对星方位不变，以等待信号的恢复；如果1分钟后信号依然无法恢复则将视情况返回到粗调搜寻方法或细调搜寻方法进行重新定位。

Claims (1)

1、一种搜寻、追踪卫星的方法，其特征在于：该方法的步骤是：

一、粗调搜寻方法：

A、首先在天线俯仰角度不变情况下，进行水平方位角10度范围内搜寻；

B、控制天线水平方位的电机，每次调整0.3度，直至调整至10度；

C、仍未搜寻到卫星信号，则调整天线的俯仰角度0.2度，重复步骤A、B；

二、细调搜寻方法：

D、找到卫星粗略方位角度后，以该方位的俯仰、水平方位为中心，以0.1度精度，控制天线的俯仰、水平方位步进电机进行螺旋式发散搜索；

E、重复D步，直至俯仰、水平方位搜寻完1度范围；

F、无论在D、E的步骤中任何一个俯仰、水平方位角找到卫星，则再以该俯仰、水平方位角为中心，重复D、E步骤；

三、追踪锁定方法：

G、在步骤二搜寻到卫星的俯仰、水平方位角后，以该方位角为中心，以0.7度为步进控制天线俯仰、水平方位转动，并每次延时2秒；

H、以搜寻到卫星的准确位置为中心，对该中心的上、下、左、右四个方向依次进行信号强度检测；

I、当检测到某个方向的信号强于该中心信号时，则以该方向的信号为中心，重复步骤H。