CN106654531B - 一种船载vsat天线系统卫星捕获方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，在无较精确的航向罗经提供方位信息的情况下，使用磁罗盘给出的方位角，通过方位扫描，实时判断扫描过程中，AGC电平值和跟踪门限电平的关系，若AGC电平高于门限电平，则进入卫星跟踪流程，由于扫描的反馈信号为当地地理坐标系下的角速度和角度，因此在载体高动态的情况下，仍能进行卫星捕获。相比目前常用的坐标变换方案，具有运算简单、成本低、在载体高动态情况下仍有普遍适用性的优点。

Description

一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法
技术领域
本发明属于卫星通信领域，涉及一种VSAT(小型卫星终端站)天线卫星捕获方法，尤其涉及一种无航向罗经数据的基于AEC座架(方位俯仰和交叉水平三轴)的船载动中通VSAT天线方位跟踪的方法。
背景技术
目前，船用天线系统卫星捕获多采用坐标变换方案，在坐标变换方案中需要获得载体的纵摇角、横摇角和艏摇角，经过坐标变换，才能求得俯仰和方位在天线坐标系下的控制角度。载体的纵摇角、横摇角和艏摇角，需要高精度惯导系统提供，成本较高，不适合于在渔船等民用船舶中使用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，技术方案如下：
所述一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过船载VSAT天线驱动机构，控制天线姿态测量单元横滚和俯仰轴系所在平面平行于水平平面；
步骤2：使用GNSS和星历解算出当前地理位置对应的捕获卫星的理论极化角、俯仰角和方位角；
步骤3：使用步进电机调整极化角至理论极化角位置，使用步进电机调整俯仰角至理论俯仰角位置，使用无刷电机调整方位角至理论方位角位置；
步骤4：判断船载VSAT天线系统AGC电平是否高于设定的门限电平Vgate，若是，说明卫星捕获完成，随后进入卫星跟踪阶段；若否，转向步骤5；
步骤5：以理论方位角为中心，以当地地理坐标系下的角速度和角度进行方位扫描，其中速度反馈采用天线姿态测量单元中的方位角速率陀螺，位置反馈采用角速率陀螺积分；在扫描过程中，判断AGC电平是否大于设定的门限电平Vgate，若是，则说明卫星捕获完成，若否，则进一步判断扫描是否完成，若否，则继续扫描，若是，则以α角步进，扩大扫描范围；当扫描范围大于360度，仍没有捕获卫星，则寻星失败。
进一步的优选方案，所述一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：步骤5中步进角α取值为α＝kθ，其中θ为方位位置反馈的精度，k为冗余度。
进一步的优选方案，所述一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：步骤1中天线姿态测量单元横滚和俯仰轴系所在平面平行于水平平面的判断依据为天线姿态测量单元中横滚和俯仰倾角仪测量角度值为零。
进一步的优选方案，所述一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：步骤3中判断天线极化角、方位角和俯仰角是否到位的判断依据为：极化角和俯仰角通过步进电机计步确定到位，方位角通过电子罗盘反馈判断到位。
有益效果
本发明的有益效果为：
1.本方案，实现简单，不需要增加硬件电路；
2.由于方位速度和位置反馈均为对地速度和位置，因此在大动态情况下，仍能保证卫星的快速、正确捕获；
3.不需要精确的方位绝对位置反馈，降低系统成本。
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。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本方法的流程图。
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。
为了能够在渔船等民用船只中低成本、快速实现卫星捕获，本发明提出了一种船载VSAT天线系统卫星捕获方法，包括以下步骤：
步骤1：通过船载VSAT天线驱动机构(俯仰和横滚无刷电机)，控制天线姿态测量单元横滚和俯仰轴系所在平面平行于水平平面；判断依据为天线姿态测量单元中横滚和俯仰倾角仪测量角度值为零；
步骤2：使用GNSS和星历解算出当前地理位置对应的捕获卫星的理论极化角、俯仰角和方位角；
步骤3：使用步进电机调整极化角至理论极化角位置，使用步进电机调整俯仰角至理论俯仰角位置，使用无刷电机调整方位角至理论方位角位置；判断是否到位的判断依据为：极化角和俯仰角通过步进电机计步确定到位，方位角通过电子罗盘反馈判断到位；
步骤4：判断船载VSAT天线系统AGC电平是否高于设定的门限电平Vgate，若是，说明卫星捕获完成，随后进入卫星跟踪阶段；若否，转向步骤5；这里设定的门限电平Vgate通过预设卫星数据库实现，卫星数据库中存储有对应卫星的AGC电平门限值；
步骤5：以理论方位角为中心，以当地地理坐标系下的角速度和角度进行方位扫描，其中速度反馈采用天线姿态测量单元中的方位角速率陀螺，位置反馈采用角速率陀螺积分；在扫描过程中，判断AGC电平是否大于设定的门限电平Vgate，若是，则说明卫星捕获完成，若否，则进一步判断扫描是否完成，若否，则继续扫描，若是，则以α角步进，扩大扫描范围；当扫描范围大于360度，仍没有捕获卫星，则寻星失败。
其中，步骤5中步进角α的大小取决于方位位置反馈的精度θ，即步进角α取值为α＝kθ，k为冗余度，可取1.2-1.5。
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 (3)

1.一种无航向罗经数据的基于AEC座架的船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过船载VSAT天线驱动机构，控制天线姿态测量单元横滚和俯仰轴系所在平面平行于水平平面；
步骤2：使用GNSS和星历解算出当前地理位置对应的捕获卫星的理论极化角、俯仰角和方位角；
步骤3：使用步进电机调整极化角至理论极化角位置，使用步进电机调整俯仰角至理论俯仰角位置，使用无刷电机调整方位角至理论方位角位置；
步骤4：判断船载VSAT天线系统AGC电平是否高于设定的门限电平Vgate，若是，说明卫星捕获完成，随后进入卫星跟踪阶段；若否，转向步骤5；
步骤5：以理论方位角为中心，以当地地理坐标系下的角速度和角度进行方位扫描，其中速度反馈采用天线姿态测量单元中的方位角速率陀螺，位置反馈采用角速率陀螺积分；在扫描过程中，判断AGC电平是否大于设定的门限电平Vgate，若是，则说明卫星捕获完成，若否，则进一步判断扫描是否完成，若否，则继续扫描，若是，则以α角步进，扩大扫描范围，其中α取值为α＝kθ，其中θ为方位位置反馈的精度，k为冗余度，取值为1.2-1.5；当扫描范围大于360度，仍没有捕获卫星，则寻星失败。
2.根据权利要求1所述一种无航向罗经数据的基于AEC座架的船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：步骤1中天线姿态测量单元横滚和俯仰轴系所在平面平行于水平平面的判断依据为天线姿态测量单元中横滚和俯仰倾角仪测量角度值为零。
3.根据权利要求1所述一种无航向罗经数据的基于AEC座架的船载VSAT天线系统卫星捕获方法，其特征在于：步骤3中判断天线极化角、方位角和俯仰角是否到位的判断依据为：极化角和俯仰角通过步进电机计步确定到位，方位角通过电子罗盘反馈判断到位。
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