CN106299697A - 一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括：步骤1)获取运动目标的定位信息：经度α₁、纬度θ₁和高程h₁；步骤2)获取跟踪天线的定位信息：经度α₂、纬度θ₂和高程h₂；步骤3)不考虑地球的曲率，直接计算跟踪天线应指向运动目标的方位角β和俯仰角γ；步骤4)把方位角β和俯仰角γ输出给控制转台，控制转台通过方位向电机和俯仰向电机驱动跟踪天线运转到位，指向运动目标。本发明的方法具有计算简单，复杂度低，容易实现的优点。

Description

一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法

技术领域

本发明涉及天线自动跟踪技术，特别涉及一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法。

背景技术

对于目前高速飞行平台上观测数据的对地实时传输系统，需要在一系列关键技术问题上取得突破，地面接收天线的实时自动跟踪运动目标就是其中一个关键技术。小型飞行平台由于受到体积、重量和功耗等条件的限制，不可能采用大口径高增益定向天线，一般采用全向天线。为了保证数据通信链路的建立，地面接收系统必须采用高增益的定向天线。飞行平台的扰动、运动轨迹和距离的远近都对地面接收天线的实时跟踪产生影响，由于天线跟踪指向偏差所引起的增益降低应控制在最小范围内。

地面接收天线能否实现自动跟踪运动目标，将直接关系到整个通讯链路的通信质量和收发数据的准确性。因此，天线自动跟踪控制技术是整个“机－地”通讯链路中的重要环节之一。

目前地面接收天线实现自动跟踪运动目标的类型有两种：一种是地面接收天线在运动过程中跟踪定点目标(如地球同步卫星等)，另一种是地面接收天线位置固定，通过调整天线的角度自动跟踪运动目标。对于后一种类型的常用方法为：接收当前运动目标与接收天线的定位信息(通过GPS、北斗等导航接收机获取)，通过公式计算出跟踪天线的方位角和俯仰角，然后通过控制电机使天线运转到位。而目前常用的计算公式较为复杂，有时还需借助一些外部设备(如陀螺仪、水平仪)，这适用于跟踪精度较高的场合，在跟踪精度要求不高的场合下使用会显得过于复杂，成本太高，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服目前天线自动跟踪控制计算方法中存在的上述缺陷，提出一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法，该方法在不考虑地球曲率的前提下，可直接计算跟踪天线应指向运动目标的方位角和俯仰角；具有计算简单，复杂度低，容易实现的特点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括：

步骤1)获取运动目标的位置信息：经度α₁、纬度θ₁和高程h₁；

步骤2)获取跟踪天线的位置信息：经度α₂、纬度θ₂和高程h₂；

步骤3)不考虑地球的曲率，直接计算跟踪天线应指向运动目标的方位角和俯仰角；

设运动目标为A点，跟踪天线为B点，跟踪天线初始位置指向正北极，在不考虑地球曲率的影响下，假设A点和B点的距离为c，地球半径R＝6371km，在A点所处的纬度截面中，半径O₁A＝Rcosθ，圆弧a的长度为：

$a=\frac{({\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2)}{360}2\mathrm{\π}R\cos {\mathrm{\θ}}_1$

在B点所处的经度截面中，圆弧b的长度为：

$b=\frac{|{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2|}{360}2\mathrm{\πR}$

由此得c的长度为：

$c=\sqrt{a^2+b^2}$

B点相对于A点的偏角β₀为：

${\mathrm{\β}}_0=a\tan \left(\right|\frac{a}{b}\left|\right)$

跟踪天线的方位角β的取值为：

当θ₁≥θ₂时，则：

当θ₁<θ₂时，则：

跟踪天线的俯仰角γ为：

$\mathrm{\&gamma;}=a\tan \left(\frac{h_1-h_2}{c}\right)$

步骤4)把方位角β和俯仰角γ输出给控制转台，控制转台通过方位向电机和俯仰向电机驱动跟踪天线运转到位，指向运动目标。

与现有技术相比，本发明的方法具有计算简单，复杂度低，容易实现的优点，适合对跟踪精度要求不高的场合。

附图说明

图1为本发明的自动控制跟踪天线的方法的流程图；

图2本发明的计算跟踪天线的方位角和俯仰角的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细地说明。

如图1所示，本发明提供了一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)获取运动目标的位置信息：经度α₁、纬度θ₁和高程h₁；

步骤2)获取跟踪天线的位置信息：经度α₂、纬度θ₂和高程h₂；

步骤3)计算跟踪天线应指向运动目标的方位角和俯仰角；

如图2所示，设运动目标为A点，跟踪天线为B点，跟踪天线初始位置指向正北极，在不考虑地球曲率的影响下，假设A点和B点的距离为c，地球半径R＝6371km，在A点所处的纬度截面中，半径O₁A＝Rcosθ，圆弧a的长度为：

$a=\frac{({\mathrm{\&alpha;}}_1-{\mathrm{\&alpha;}}_2)}{360}2\mathrm{\&pi;}R\cos {\mathrm{\&theta;}}_1$

在B点所处的经度截面中，圆弧b的长度为：

$b=\frac{|{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2|}{360}2\mathrm{\&pi;R}$

由此得c的长度为：

$c=\sqrt{a^2+b^2}$

B点相对于A点的偏角β₀为：

${\mathrm{\&beta;}}_0=a\tan \left(\right|\frac{a}{b}\left|\right)$

跟踪天线的方位角β的取值为：

当θ₁≥θ₂时，则：

当θ₁<θ₂时，则：

跟踪天线的俯仰角γ为：

$\mathrm{\&gamma;}=a\tan \left(\frac{h_1-h_2}{c}\right)$

步骤4)把方位角β和俯仰角γ输出给控制转台，控制转台通过方位向电机和俯仰向电机驱动跟踪天线运转到位，指向运动目标。

Claims (1)

1.一种简单易行的自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括：

步骤1)获取运动目标的位置信息：经度α₁、纬度θ₁和高程h₁；

步骤2)获取跟踪天线的位置信息：经度α₂、纬度θ₂和高程h₂；

步骤3)不考虑地球的曲率，直接计算跟踪天线应指向运动目标的方位角和俯仰角；

设运动目标为A点，跟踪天线为B点，跟踪天线初始位置指向正北极，在不考虑地球曲率的影响下，假设A点和B点的距离为c，地球半径R＝6371km，在A点所处的纬度截面中，半径O₁A＝Rcosθ，圆弧a的长度为：

$a=\frac{({\mathrm{\&alpha;}}_1-{\mathrm{\&alpha;}}_2)}{360}2\mathrm{\&pi;}R\cos {\mathrm{\&theta;}}_1$

在B点所处的经度截面中，圆弧b的长度为：

$b=\frac{|{\mathrm{\&theta;}}_1-{\mathrm{\&theta;}}_2|}{360}2\mathrm{\&pi;R}$

由此得c的长度为：

$c=\sqrt{a^2+b^2}$

B点相对于A点的偏角β₀为：

${\mathrm{\&beta;}}_0=a\tan \left(\right|\frac{a}{b}\left|\right)$

跟踪天线的方位角β的取值为：

当θ₁≥θ₂时，则：

当θ₁<θ₂时，则：

跟踪天线的俯仰角γ为：

$\mathrm{\&gamma;}=a\tan \left(\frac{h_1-h_2}{c}\right)$

步骤4)把方位角β和俯仰角γ输出给控制转台，控制转台通过方位向电机和俯仰向电机驱动跟踪天线运转到位，指向运动目标。