CN106532266B - 一种能够防止vsat天线误指向的卫星捕获方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，首先将控制天线走位到理论方位角、理论俯仰角和理论极化角位置，然后控制天线进行方位扫描，以固定的采样率记录AGC电平值及对应的相对于起始边界的偏转角度，建立AGC电平值局部最大值集合，并判断局部最大值出现位置的±Δθ范围内，是否有噪声电平出现，若无，则取该局部最大值元素和其后的两个局部最大值元素中的AGC电平最大值对应的元素作为一个AGC极大值，最后按照AGC极大值集合中的元素控制天线方位走位，实现正确对准卫星。本发明通过系统逻辑判断，实现在应指向的卫星方向附近存在其他AGC电平时，完成正确的卫星捕获，满足无航向罗经的普通民用渔船低成本动中通系统准确捕获卫星的需求。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信领域，具体为一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，能够在应指向的卫星附近存在较高的其他接收电平情况下，使VSAT天线可以准确捕获并指向正确的卫星。
背景技术
目前，关于VSAT天线卫星捕获方面的研究，重点是在如何高效并且平稳的控制天线运动、如何提高引导天线指向卫星的精度等，但并未考虑在应指向的卫星方向附近存在其他AGC电平，并且这个AGC电平可能高于应指向卫星的AGC电平的情况下，天线如何正确捕获并准确指向应指向的卫星。尤其是在普通民用渔船采用的低成本动中通系统中，由于本身没有准确的绝对方位角传感器，导致当存在假电平的情况时，难以判断天线是否指向了准确的卫星，进而导致卫星通信故障。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，通过逻辑判断，实现在应指向的卫星方向附近存在其他AGC电平时，完成正确的卫星捕获，具有普遍的使用意义。
本发明的技术方案为：
所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据GNSS信号和星历解算理论方位角、理论俯仰角和理论极化角，并控制VSAT天线方位角、俯仰角和极化角分别对应走位到理论方位角、理论俯仰角和理论极化角；
步骤2：控制天线以固定角速度ω进行方位扫描，从扫描的一侧边界起，以固定的采样率f记录AGC电平值及对应的相对于起始边界的偏转角度；
步骤3：将扫描范围分为若干组，每组方位角范围为θ，记录每组内的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度；得到由每组的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度组成的集合PartAGCMax；
步骤4：对集合PartAGCMax中的每个元素依次进行如下判断：
对于第i个元素AGCAzi，若在其±Δθ范围内，记录有低于噪声电平AGCNoise的AGC电平值，则将该元素从集合PartAGCMax中剔除，否则进一步判断N-i是否不小于2，当N-i不小于2时，取第i、i+1和i+2个元素中AGC电平值最大的元素置于集合AGCMax中；其中噪声电平AGCNoise取集合PartAGCMax中的最小AGC电平值，N为集合PartAGCMax中的元素个数；
步骤5：如果集合AGCMax为空集，则以α角为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示寻星失败；如果集合AGCMax不为空集，则依次根据集合AGCMax中每个元素对应的相对于起始边界的偏转角度，引导天线方位转动到对应的角度，并判断卫星锁定信号是否为锁定状态，当判断到卫星锁定信号为锁定状态时，则表示已正确对准卫星，如果依据集合AGCMax中的所有元素调整天线方位后，仍没有正确对准卫星，则以α角为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示寻星失败。
进一步的优选方案，所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：根据信号接收机的输出电平范围对噪声电平AGCNoise进行限幅处理。
进一步的优选方案，所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：方位扫描角速度ω与采样率f之间的关系满足
进一步的优选方案，所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：方位扫描角速度ω为10°/s，采样率f为142Hz。
进一步的优选方案，所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：每组方位角范围θ取值为3°。
进一步的优选方案，所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：Δθ取值为2°。
有益效果
1.本方案在无较准确的绝对方位角传感器的系统中，在存在假电平的情况下，可以自主的进行误指向修正，确保准确对准卫星，实现简单，不需要增加昂贵的航向罗经等高精度传感器。
2.由于不论是否存在高精度罗经等传感器，峰值电平这一跟踪卫星所需的关键参数都因为有地域差异和受雨衰影响较大的特点而很难预先设定。而本方案可以由系统自主的确定所要跟踪的卫星的峰值电平，降低了寻星的复杂性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的目的是提出一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，通过系统逻辑判断，实现在应指向的卫星方向附近存在其他AGC电平时，完成正确的卫星捕获，满足无航向罗经的普通民用渔船低成本动中通系统准确捕获卫星的需求。
具体步骤为：
步骤1：根据GNSS信号和星历解算理论方位角、理论俯仰角和理论极化角，并控制VSAT天线方位角、俯仰角和极化角分别对应走位到理论方位角、理论俯仰角和理论极化角。
步骤2：控制天线以固定角速度ω进行方位扫描，从扫描的一侧边界起，以固定的采样率f记录AGC电平值及对应的相对于起始边界的偏转角度。在系统中记录的数据类型为含有AGC电平和此AGC对应的相对角的结构体，下文所述的集合元素，即表示此类型的结构体。而且角速度ω与采样率f相关，要求方位扫描角速度ω与采样率f之间的关系满足本实施例中取方位扫描角速度ω为10°/s，采样率f为142Hz。
步骤3：将扫描范围分为若干组，每组方位角范围为θ，记录每组内的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度；得到由每组的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度组成的集合PartAGCMax。实际中，控制天线进行方位扫描时，从扫描的一侧边界起，每经过一个θ角度，计算此θ角度内AGC电平的最大值，定义为局部最大值。其中，θ角度的大小可以参考信标电平或载波电平的方位方向图确定，本实施例中θ取值为3°。
步骤4：对集合PartAGCMax中的每个元素依次进行如下判断：
对于第i个元素AGCAzi，若在其±Δθ范围内，记录有低于噪声电平AGCNoise的AGC电平值，则将该元素从集合PartAGCMax中剔除，否则进一步判断N-i是否不小于2，当N-i不小于2时，取第i、i+1和i+2个元素中AGC电平值最大的元素置于集合AGCMax中；其中噪声电平AGCNoise取集合PartAGCMax中的最小AGC电平值，N为集合PartAGCMax中的元素个数。优选根据信号接收机的输出电平范围对噪声电平AGCNoise进行限幅处理。
这一步骤的实际意义是逐个索引局部最大值集合PartAGCMax，同时判断在当前索引局部最大值出现位置的±Δθ范围内，是否有噪声电平出现，若有，则可以将该元素提出，若无，则定义该索引局部最大值元素和其后的两个局部最大值元素中的AGC电平最大值对应的元素作为一个AGC极大值，并保存此元素到极大值集合AGCMax中。
这里Δθ与可能出现的高野点电平的宽度相关，本实施例中Δθ取值为2°。
步骤5：如果集合AGCMax为空集，则以α角度为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示卫星遮挡，寻星失败；
如果集合AGCMax不为空集，则依次根据集合AGCMax中每个元素对应的相对于起始边界的偏转角度，引导天线方位转动到对应的角度，等待超时时间t，并判断卫星锁定信号是否为锁定状态，当判断到卫星锁定信号为锁定状态时，则表示已正确对准卫星，如果依据集合AGCMax中的所有元素调整天线方位后，仍没有正确对准卫星，则以α角为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示卫星遮挡，寻星失败。
这里的超时时间t取决于卫星锁定信号更新的延迟时间，而步进量α主要依据方位绝对方位角传感器的精度，精度越高，则方位调整到依据GNSS结算出来的方位角位置的精度就越高，在较小范围内扫描即可捕获正确卫星。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据GNSS信号和星历解算理论方位角、理论俯仰角和理论极化角，并控制VSAT天线方位角、俯仰角和极化角分别对应走位到理论方位角、理论俯仰角和理论极化角；
步骤2：控制天线以固定角速度ω进行方位扫描，从扫描的一侧边界起，以固定的采样率f记录AGC电平值及对应的相对于起始边界的偏转角度；
步骤3：将扫描范围分为若干组，每组方位角范围为θ，记录每组内的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度；得到由每组的AGC电平最大值以及对应的相对于起始边界的偏转角度组成的集合PartAGCMax；
步骤4：对集合PartAGCMax中的每个元素依次进行如下判断：
对于第i个元素AGCAzi，若在其±Δθ范围内，记录有低于噪声电平AGCNoise的AGC电平值，则将该元素从集合PartAGCMax中剔除，否则进一步判断N-i是否不小于2，当N-i不小于2时，取第i、i+1和i+2个元素中AGC电平值最大的元素置于集合AGCMax中；其中噪声电平AGCNoise取集合PartAGCMax中的最小AGC电平值，N为集合PartAGCMax中的元素个数；
步骤5：如果集合AGCMax为空集，则以α角为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示寻星失败；如果集合AGCMax不为空集，则依次根据集合AGCMax中每个元素对应的相对于起始边界的偏转角度，引导天线方位转动到对应的角度，并判断卫星锁定信号是否为锁定状态，当判断到卫星锁定信号为锁定状态时，则表示已正确对准卫星，如果依据集合AGCMax中的所有元素调整天线方位后，仍没有正确对准卫星，则以α角为步进量，扩大扫描范围，返回步骤2，当扫描范围大于360度，表示寻星失败。
2.根据权利要求1所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：根据信号接收机的输出电平范围对噪声电平AGCNoise进行限幅处理。
3.根据权利要求1所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：方位扫描角速度ω与采样率f之间的关系满足
4.根据权利要求3所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：方位扫描角速度ω为10°/s，采样率f为142Hz。
5.根据权利要求1所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：每组方位角范围θ取值为3°。
6.根据权利要求1所述一种能够防止VSAT天线误指向的卫星捕获方法，其特征在于：Δθ取值为2°。
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