CN104795633A - 船载卫星天线及其跟踪卫星的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动中通领域，具体公开了一种船载卫星天线及其跟踪卫星的方法，上述船载卫星天线包括安装在天线底部支架上的MEMS陀螺仪，与MEMS陀螺仪连接的判决器及与判决器连接的跟踪方式切换模块；本发明根据卫星天线的工作环境变化，采用不同的跟踪方式，极大的提高了船载动中通的跟踪速度和跟踪精度。
Description
技术领域
本发明涉及动中通领域，尤其涉及一种船载卫星天线及其跟踪卫星的方法。
背景技术
动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。通过动中通系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中可实时跟踪卫星等平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，可满足各种军民用应急通信和移动条件下的多媒体通信的需要。动中通系统很好地解决了各种车辆、轮船等移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是通信领域的一次重大的突破，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使天线不受影响并始终对准卫星。这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。在载体运动过程中，测量出载体姿态的变化，通过数学平台的运算，变换为天线的误差角，通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角、极化角，保证载体在变化过程中天线对星在规定范围内，使卫星发射天线在载体运动中实时跟踪地球同步卫星。
现有技术是基于信号电平扫描跟踪，利用卫星信号强度随天线指向误差增大而减小的特性，通过不断检测卫星信号强度来判断卫星的方向，以控制电机进行跟踪，由于电机控制速度慢，故导致跟踪速度慢、精度差；或者基于MEMS陀螺仪跟踪,将陀螺仪测量到的偏航、俯仰方向上的角速度，传递到控制器，以驱动偏航、俯仰电机，以达到隔离载体的姿态变化干扰，实现天线对准卫星。由于MEMS陀螺仪有测量的数据随时间漂移、数据量化存在误差的缺点，且控制过程存在滞后性，控制过程无法得到数据反馈，因此仅用MEMS陀螺仪进行跟踪时，对星角度误差无法得到纠正，导致误差越来越大，会导致天线掉星、跟踪失败。
发明内容
本发明的目的是，提供一种船载卫星天线及其跟踪卫星的方法，以改善现有船载卫星天线跟踪卫星时速度慢、精度差的问题。
本发明公开了一种船载卫星天线跟踪卫星的方法，上述方法在天线对准卫星后，实时检测天线的偏航角速度及俯仰角速度，并同时执行以下步骤：
步骤A：判断检测到的偏航角速度与预设的偏航角速度阀值的大小，并根据判断结果及预设的偏航角跟踪方式切换策略切换偏航角的跟踪方式；
步骤B：判断检测到的俯仰角速度与预设的俯仰角速度阀值的大小，并根据判断结果及预设的俯仰角跟踪方式切换策略切换俯仰角的跟踪方式。
进一步地，上述偏航角跟踪方式切换策略具体为：
当偏航角的当前跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的偏航角速度大于等于上述偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；
当偏航角的当前跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的偏航角速度小于上述偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
进一步地，上述俯仰角跟踪方式切换策略具体为：
当俯仰角的当前跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的俯仰角速度大于等于上述俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；
当俯仰角的当前跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的俯仰角速度小于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
进一步地，上述偏航角速度阀值为上述天线偏航角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大偏航角速度；上述俯仰角速度阀值为上述天线俯仰角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大俯仰角速度。
本发明还公开了一种船载卫星天线，包括安装在天线底部支架上的MEMS陀螺仪；上述天线还包括与上述MEMS陀螺仪连接的判决器及与判决器连接的跟踪方式切换模块；上述
MEMS陀螺仪，用于实时检测天线的偏航角速度及俯仰角速度；
判决器，用于保存预设的偏航角速度阀值及俯仰角速度阀值；以及判断上述MEMS陀螺仪检测到的偏航角速度与偏航角速度阀值、俯仰角速度与俯仰角速度阀值的大小；
跟踪方式切换模块，用于保存偏航角跟踪方式切换策略及俯仰角跟踪方式切换策略；以及根据判决器的判决结果和保存的跟踪方式切换策略切换偏航角及俯仰角的跟踪方式。
进一步地，上述跟踪方式切换模块，用于在当前偏航角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的偏航角速度大于等于预设的偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；在当前俯仰角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的俯仰角速度大于等于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；以及在当前偏航角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的偏航角速度小于预设的偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪；在当前俯仰角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的俯仰角速度小于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
本发明根据卫星天线的工作环境变化，采用不同的跟踪方式，即在船体快速运动、摆动较大时采用MEMS陀螺仪跟踪，在船体运行平稳时采用信号电平跟踪；极大的提高了船载动中通的跟踪速度和跟踪精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明所述船载卫星天线跟踪卫星的方法的流程图；
图2是本发明所述船载卫星天线的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明所述船载卫星天线跟踪卫星的方法流程图；本实施例在天线对准卫星后，执行以下步骤：
步骤S101：实时检测天线的偏航角速度V_yaw及俯仰角速度V_pitch；
作为一个实施例，本发明中，天线的V_yaw及V_pitch是通过MEMS陀螺仪来实时检测的；
本发明中，V_yaw与预设的偏航角速度最大阀值V_th_yaw及V_pitch与预设的俯仰角速度最大阀值V_th_pitch的比较是同时进行的；
步骤S102：判断检测到的V_yaw与预设的V_th_yaw的大小及偏航角的当前跟踪方式F_yaw；若为V_yaw≥V_th_yaw且F_yaw为信号电平跟踪，则执行步骤S103；若为V_yaw＜V_th_yaw且F_yaw为MEMS陀螺仪跟踪，则执行步骤S104；若为V_yaw≥V_th_yaw且F_yaw为MEMS陀螺仪跟踪，或者V_yaw＜V_th_yaw且F_yaw为信号电平跟踪，则执行步骤S108；
步骤S103：将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪，转入步骤S101；
步骤S104：将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪，转入步骤S101；
步骤S105：判断检测到的V_pitch与预设的V_th_pitch的大小及俯仰角的当前跟踪方式F_pitch；若为V_pitch≥V_th_pitch且F_pitch为信号电平跟踪，则执行步骤S106；若为V_pitch＜V_th_pitch且F_pitch为MEMS陀螺仪跟踪，则执行步骤S107；若为V_pitch≥V_th_pitch且F_pitch为MEMS陀螺仪跟踪，或者V_pitch＜V_th_pitch且F_pitch为信号电平跟踪，则执行步骤S108；
步骤S106：将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪，转入步骤S101；
步骤S107：将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪，转入步骤S101；
步骤S108：跟踪方式不变，转入步骤S101。
本发明中，V_th_yaw为天线偏航角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大偏航角速度V_max_yaw；V_th_pitch为天线俯仰角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大俯仰角速度V_max_pitch。
如图2所示，是本发明所述船载卫星天线的原理框图，包括安装在天线底部支架上的MEMS陀螺仪10、与MEMS陀螺仪10连接的判决器20及与判决器20连接的跟踪方式切换模块30；
MEMS陀螺仪10，用于实时检测天线的V_yaw及V_pitch；
判决器20，用于保存预设的V_th_yaw及V_th_pitch；以及判断MEMS陀螺仪10检测到的V_yaw与V_th_yaw、V_pitch与V_th_pitch的大小；
跟踪方式切换模块30，用于保存跟踪方式切换策略；以及根据判决器20的判决结果和上述跟踪方式切换策略切换偏航角及俯仰角的跟踪方式；具体为：在当前偏航角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的V_yaw大于等于预设的V_th_yaw时，将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；在当前俯仰角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的V_pitch大于等于预设的V_th_pitch时，将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；以及在当前偏航角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的V_yaw小于预设的V_th_yaw时，将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪；在当前俯仰角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且判断检测到的V_pitch小于预设的V_th_pitch时，将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种船载卫星天线跟踪卫星的方法，其特征在于，所述方法在天线对准卫星后，实时检测天线的偏航角速度及俯仰角速度，并同时执行以下步骤：
步骤A：判断检测到的偏航角速度与预设的偏航角速度阀值的大小，并根据判断结果及预设的偏航角跟踪方式切换策略切换偏航角的跟踪方式；
步骤B：判断检测到的俯仰角速度与预设的俯仰角速度阀值的大小，并根据判断结果及预设的俯仰角跟踪方式切换策略切换俯仰角的跟踪方式。
2.如权利要求1所述的船载卫星天线跟踪卫星的方法，其特征在于，所述偏航角跟踪方式切换策略具体为：
当偏航角的当前跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的偏航角速度大于等于所述偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；
当偏航角的当前跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的偏航角速度小于所述偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
3.如权利要求1或2所述的船载卫星天线跟踪卫星的方法，其特征在于，所述俯仰角跟踪方式切换策略具体为：
当俯仰角的当前跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的俯仰角速度大于等于所述俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；
当俯仰角的当前跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的俯仰角速度小于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
4.如权利要求1所述的船载卫星天线跟踪卫星的方法，其特征在于，所述偏航角速度阀值为所述天线偏航角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大偏航角速度；所述俯仰角速度阀值为所述天线俯仰角的跟踪方式为信号电平跟踪时所能跟踪到的最大俯仰角速度。
5.一种船载卫星天线，包括安装在天线底部支架上的MEMS陀螺仪；其特征在于，所述天线还包括与所述MEMS陀螺仪连接的判决器及与判决器连接的跟踪方式切换模块；所述
MEMS陀螺仪，用于实时检测天线的偏航角速度及俯仰角速度；
判决器，用于保存预设的偏航角速度阀值及俯仰角速度阀值；以及判断所述MEMS陀螺仪检测到的偏航角速度与偏航角速度阀值、俯仰角速度与俯仰角速度阀值的大小；
跟踪方式切换模块，用于保存偏航角跟踪方式切换策略及俯仰角跟踪方式切换策略；以及根据判决器的判决结果和保存的跟踪方式切换策略切换偏航角及俯仰角的跟踪方式。
6.如权利要求5所述的船载卫星天线，其特征在于，所述跟踪方式切换模块，用于在当前偏航角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的偏航角速度大于等于预设的偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；在当前俯仰角跟踪方式为信号电平跟踪，且检测到的俯仰角速度大于等于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为MEMS陀螺仪跟踪；以及在当前偏航角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的偏航角速度小于预设的偏航角速度阀值时，将偏航角的跟踪方式切换为信号电平跟踪；在当前俯仰角的跟踪方式为MEMS陀螺仪跟踪，且检测到的俯仰角速度小于预设的俯仰角速度阀值时，将俯仰角的跟踪方式切换为信号电平跟踪。
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