CN108493611A - 动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统，涉及通信导航技术领域，装置包括天线、中频接收机、阵列天线波束扫描模块以及对准处理模块，天线包括卫星导航阵列天线和动中通天线；中频接收机用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；阵列天线波束扫描模块用于对导航卫星进行数字波束扫描；对准处理模块用于根据天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。本发明可以快速实现动中通天线与通信卫星的初始对准，从而大大缩短动中通终端设备的入网时间。

Description

动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统

技术领域

本发明涉及通信导航技术领域，尤其是动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统。

背景技术

目前卫星通信普遍采用频分多址的调制方式，因此，动中通天线初始对准通信卫星是一个空域和频域二维搜索过程。其实现方法主要有以下两种，一种是基于通信卫星信标或广播信号接收的信号自对准方法，另一种则是基于载体姿态和方位实现的直接对准方法。

基于通信卫星信标或广播信号接收的信号自对准方法通过波束扫描和频率同步分别实现动中通天线空域和频域搜索过程。由于需要对空域和频域进行遍历搜索，因此信号自对准方法初始对准时间长。基于载体姿态和方位的直接对准方法只需进行频域同步搜索处理，其空域波束指向通过惯性导航输出的姿态和方位经公式计算直接完成对准，通常采用基于微惯性测量单元(Micro Iniature Inertial Measurement Unit，MIMU)构建捷联惯导和卫星导航定位定向组合的方案，然而受限于MIMU中微机械(Micro ElectroMechanical systems，MEMS)陀螺仪的启动时间(30～40s)和卫星导航定向所需时间(约为45s)，直接对准方法初始对准所需的总时间依然较长，这将极大制约动中通终端设备的入网时间指标。

因此，现有的动中通天线与通信卫星初始对准时间较长，极大制约动中通终端设备的入网时间指标。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统，以解决现有的动中通天线与通信卫星初始对准时间较长，极大制约动中通终端设备的入网时间指标的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准装置，包括天线、中频接收机、阵列天线波束扫描模块以及对准处理模块，所述天线包括卫星导航阵列天线和动中通天线；

所述中频接收机用于通过导航卫星对所述卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

所述阵列天线波束扫描模块用于对所述导航卫星进行数字波束扫描；

所述对准处理模块用于根据所述天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述卫星导航阵列天线包括由多个阵元组成的方形阵列天线，所述动中通天线包括由多个阵元组成的圆形阵列天线。

第二方面，本发明实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准方法，应用如上所述的装置，所述方法包括：

通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

根据所述第一入射二维角、所述天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

根据所述天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

将所述第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到所述动中通天线与所述通信卫星的对准加权参数，以对所述动中通天线与所述通信卫星进行对准。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角，包括：

对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个所述波束的输出信号强度得到所述导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述数字波束扫描处理包括波束粗扫描阶段、第一波束精扫描阶段和第二波束精扫描阶段。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角，包括：

对所述导航卫星进行波束粗扫描，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个所述波束的输出信号强度得到所述导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的入射二维角范围；

对所述入射二维角范围分别进行第一波束精扫描和第二波束精扫描，得到所述第一入射二维角。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述通过导航卫星对卫星导航阵列天线载体进行定位，得到天线载体位置，包括：

在卫星导航阵列天线及射频组件单路直通输出或抗干扰输出模式下，中频接收机通过导航卫星对所述卫星导航阵列天线载体进行定位，得到所述天线载体位置。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括：

捕获下行广播信号或者信标信号，以检验所述动中通天线与所述通信卫星的对准结果。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一入射二维角包括所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的入射仰角和方位角；

所述第二入射二维角包括所述通信卫星相对于所述动中通天线的入射仰角和方位角。

第三方面，本发明实施例还提供一种动中通天线与通信卫星快速对准系统，应用如上所述的装置，所述系统包括：

导航定位模块，用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

波束扫描模块，用于对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

第一计算模块，用于根据所述第一入射二维角、所述天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

第二计算模块，用于根据所述天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

对准模块，用于将所述第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到所述动中通天线与所述通信卫星的对准加权参数，并根据所述对准加权参数对所述动中通天线与所述通信卫星进行对准。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统，装置包括天线、中频接收机、阵列天线波束扫描模块以及对准处理模块，天线包括卫星导航阵列天线和动中通天线；中频接收机用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；阵列天线波束扫描模块用于对导航卫星进行数字波束扫描；对准处理模块用于根据天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。可以快速实现动中通天线与通信卫星的初始对准，从而大大缩短动中通终端设备的入网时间。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准装置示意图；

图2为本发明实施例提供的卫星导航阵列天线以及动中通天线的布阵图；

图3为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准方法流程图；

图4为本发明实施例提供的卫星导航阵列天线以及动中通天线信号入射模型图；

图5为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准方法的步骤S102的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准系统示意图。

图标：100-天线；101-卫星导航阵列天线；102-动中通天线；200-中频接收机；300-阵列天线波束扫描模块；400-对准处理模块；10-导航定位模块；20-波束扫描模块；30-第一计算模块；40-第二计算模块；50-对准模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有的动中通天线与通信卫星初始时间较长，极大制约动中通终端设备的入网时间指标。基于此，本发明实施例提供的一种提供动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统，可以快速实现动中通天线与通信卫星的初始对准，从而大大缩短动中通终端设备的入网时间。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种动中通天线与通信卫星快速对准装置进行详细介绍。

实施例一

图1为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准装置示意图。

本实施例中，动中通天线可以是相控阵动中通天线，通信卫星可以是地球同步轨道(Geosynchronous orbit，GEO)通信卫星。

如图1所示，本实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准装置，包括天线100、中频接收机200、阵列天线波束扫描模块300以及对准处理模块400，天线100包括卫星导航阵列天线101和动中通天线102；

中频接收机200用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线101进行定位，得到天线载体位置；

阵列天线波束扫描模块300用于对导航卫星进行数字波束扫描；

对准处理模块400用于根据天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。

进一步地，卫星导航阵列天线101包括由多个阵元组成的方形阵列天线，动中通天线102包括由多个阵元组成的圆形阵列天线。需要说明的是，这里对卫星导航阵列天线101和动中通天线102的形状不做限制，还可以将多个阵元排列成其他形状。

具体地，如图2所示，导航卫星以北斗卫星无线电测定(Radio DeterminationSatellite Service，RDSS)卫星为例，通信卫星以天通GEO通信卫星为例，整个天线由RDSS阵列天线(即卫星导航阵列天线101)和天通动中通天线(即动中通天线)组成，RDSS阵列天线包括由4个阵元组成的方形阵列天线，天通动中通天线包括由7个阵元组成的圆形阵列天线。

其中，RDSS阵列天线是一个由4个阵元组成的方形阵列天线，阵元编号为S1到S4。天通动中通天线是一个由7个阵元组成的圆形阵列天线，阵元编号为T1到T7。两个阵列天线的阵元间距分别为d_T和d_s，通常控制在射频频率对应的半个波长左右。

本实施例以北斗RDSS卫星和天通GEO通信卫星为例，先利用北斗RDSS有源定位技术实现天线载体的快速定位；结合天线载体位置、北斗RDSS卫星位置以及RDSS卫星波束扫描获得的入射仰角和方位角，计算出RDSS阵列天线姿态和方位角；根据RDSS阵列天线姿态和方位角得到天通动中通天线姿态和方位角；最后，利用天通GEO通信卫星位置和天线载体位置、天通动中通天线姿态和方位角实现天通GEO通信卫星的对准。

本实施例采用卫星导航快速定位和导航卫星波束扫描技术实现动中通天线姿态和方位快速求解，时间大约为5s，进而保证GEO通信卫星波束信号的快速对准。

实施例二

图3示出了为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准方法流程图。

如图3所示，本实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准方法，应用上述实施例一的装置，方法包括以下步骤：

步骤S101，通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

具体地，在卫星导航阵列天线及射频组件单路直通输出或抗干扰输出模式下，中频接收机通过导航卫星(快速定位技术)对卫星导航阵列天线载体进行定位，得到天线载体位置。

步骤S102，对导航卫星进行数字波束扫描处理，得到导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

步骤S103，根据第一入射二维角、天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

步骤S104，根据天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

具体地，第一入射二维角包括导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的入射仰角和方位角；第二入射二维角包括通信卫星相对于动中通天线的入射仰角和方位角。

步骤S105，将第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到动中通天线与通信卫星的对准加权参数，以对动中通天线与通信卫星进行对准。

本实施例中，卫星导航阵列天线以RDSS阵列天线为例，动中通天线以天通动中通天线为例。图4所示为RDSS阵列天线和天通动中通天线信号入射模型图。由图4中载体坐标系各坐标轴的方向定义可推导出，RDSS阵列天线的流形矢量的计算公式如式(1)，根据RDSS阵列天线的流形矢量得到天线载体姿态和方位。

其中，为RDSS阵列天线的流形矢量，θ₁为RDSS卫星在RDSS阵列天线载体坐标系下的入射仰角，为RDSS卫星在RDSS阵列天线载体坐标系下的方位角，λ_s为RDSS卫星下行信号频率对应的波长，τ_s1、τ_s2、τ_s3、τ_s4分别为RDSS阵列天线的4个阵元相对于天线载体坐标系原点的传输延时，f_s为RDSS卫星的下行信号频率，p_s1、p_s2、p_s3、p_s4分别为RDSS阵列天线的4个阵元在天线载体坐标系中的坐标，p_s1、p_s2、p_s3、p_s4的表达式分别为：

其中，表达式为式(3):

天通动中通天线和RDSS阵列天线的姿态和方位保持一致，天通动中通天线的流形矢量(即加权对准参数)的计算公式如式(2)：

其中，为天通动中通天线的流形矢量，θ₁为天通通信卫星相对于天通动中通天线的入射仰角，为天通通信卫星相对于天通动中通天线的方位角，λ_T为天通通信卫星下行信号频率对应的波长，τ_T1、τ_T2、τ_T3、τ_T4分别为天通动中通天线的7个阵元相对于天线载体坐标系原点的传输延时，f_T为天通通信卫星的下行信号频率，p_s1、p_s2、p_s3、p_s4分别为RDSS阵列天线的4个阵元在天线载体坐标系中的坐标，p_s1、p_s2、p_s3、p_s4的表达式分别为：

p_T1＝(0,0,0) p_T2＝(d_T,0,0)

p_T5＝(-d_T,0,0)

其中，表达式为式(4):

进一步地，步骤S102包括以下步骤：

对导航卫星进行数字波束扫描处理，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个波束的输出信号强度得到导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角。

进一步地，数字波束扫描处理包括波束粗扫描阶段、第一波束精扫描阶段和第二波束精扫描阶段。

进一步地，如图5所示，步骤S102包括以下步骤：

对导航卫星进行波束粗扫描，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个波束的输出信号强度得到导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的入射二维角范围；

对入射二维角范围分别进行第一波束精扫描和第二波束精扫描，得到第一入射二维角。

波束扫描二维角范围为：方位角仰角θ∈(0,90)。整个波束扫描过程分粗扫描和精扫描两个过程，其中精扫描过程按扫描角度间距大小又细分两个步骤进行波束扫描。粗扫描阶段波束间角度步进较大，具体分6个波束，每个波束指向的俯仰角和方位角分别为(0，0)、(54，0)、(54，72)、(54，144)、(54，216)和(54，288)。这6个波束就能覆盖整个扫描范围，这是由RDSS阵列天线波束宽度较宽决定的。根据比较不同角度波束信号的信号强度得出RDSS卫星入射波束粗略的角度范围，此时精度范围达到±36°。

完成波束粗扫描后进行精扫描处理。精扫描过程的两个步骤均对进行二维扫描，且扫描角间距逐渐减小，间距分别为12°和2°。表1为波束精扫描阶段卫星信号入射仰角和方位角分布，具体波束扫描仰角和方位角的设置如表1所示。表中为上一阶段处理获得的RDSS信号入射的仰角和方位角，θ_ind为扫描角间距。经过第二步骤精扫描后获得信号入射俯仰角θ_rd和方位角能够控制在±2°精度范围内。

表1

根据波束扫描获得的RDSS信号入射俯仰角θ_rd和方位角计算载体姿态和方位包括以下3个步骤：

第1步，联立以下方程可计算出载体坐标系下天线指向RDSS卫星的单位方向矢量θ_rd和的计算公式为式(5)和式(6)。

第2步，根据RDSS有源定位获得的载体位置(x,y,z)和RDSS波束扫描卫星位置(x_rdss,y_rdss,z_rdss)，可以求出地里坐标系下天线指向RDSS卫星的单位方向矢量(Δe_rdss,Δn_rdss,Δu_rdss)，具体计算过程如下：

(Δx_rdss,Δy_rdss,Δz_rdss)＝(x_rdss-x,y_rdss-y,z_rdss-z) (7)

式(9)中的λ为天线载体所在位置的经度，φ为天线载体所在位置的纬度，已知(x,y,z)根据公式(7)、(8)、(9)可以直接计算出λ和φ。

第3步，已知(Δe_rdss,Δn_rdss,Δu_rdss)和联立式(10)和式(11)计算天线载体俯仰角θⁿ、横滚角γⁿ和方位角

根据式(10)和式(11)求解获得载体姿态和方位角存在多解的现象，需要选择快速RDSS有源定位中已经工作的另外一颗卫星进行波束验证从而最终得出载体的姿态和方位。完成载体姿态和方位计算后，根据天线载体位置和天通动中通卫星位置，结合动中通天线信号模型便可进行天通动中通卫星的对准。

进一步地，还包括：捕获下行广播信号或者信标信号，例如，下行广播信号可以是下行频率校正信道(Frequency Correction Channel，FCCH)的频率，以检验动中通天线与通信卫星的对准结果，进而完成动中通天线对天通动中通卫星的快速对准过程。

本实施例实现动中通天线与通信卫星的初始对准方法具有以下优点：

(1)初始对准速度快；本实施例采用卫星导航快速定位和导航卫星波束扫描技术实现动中通天线姿态和方位快速求解，时间大约为5s，进而保证GEO通信卫星波束信号的快速对准。

(2)辅助捷联惯导系统(Strapdown inertial navigation system，SINS)加速完成姿态和方位的初始对准；本实施例所提出的GEO通信卫星对准方法可以快速获得载体姿态和方位；在MIMU完成启动并输出可靠传感器采样值后，本方法快速获得的载体姿态和方位能够辅助SINS加速完成载体姿态和方位的初始对准工作。

(3)抗干扰能力强；在卫星导航信号受到电磁干扰时，常规卫星导航接收机将无法正常工作，这将极大降低SINS和卫星导航定位定向组合系统姿态和方位的输出精度；本实施例基于阵列天线实现的，能够在电磁干扰环境下完成载体的快速定位和波束扫描处理，进而输出载体姿态和方位，具有抗干扰能力。

实施例三

图示出了为本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准系统示意图。

如图6所示，本实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准系统，应用上述实施例一的装置，系统包括导航定位模块10、波束扫描模块20、第一计算模块30、第二计算模块40以及对准模块50；

导航定位模块10，用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

波束扫描模块20，用于对导航卫星进行数字波束扫描处理，得到导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

第一计算模块30，用于根据第一入射二维角、天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

第二计算模块40，用于根据天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

对准模块50，用于将第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到动中通天线与通信卫星的对准加权参数，并根据对准加权参数对动中通天线与通信卫星进行对准。

本发明实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准方法和系统，与上述实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例提供了一种动中通天线与通信卫星快速对准装置、方法和系统装置包括天线、中频接收机、阵列天线波束扫描模块以及对准处理模块，天线包括卫星导航阵列天线和动中通天线；中频接收机用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；阵列天线波束扫描模块用于对导航卫星进行数字波束扫描；对准处理模块用于根据天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。可以快速实现动中通天线与通信卫星的初始对准，从而大大缩短动中通终端设备的入网时间。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的动中通天线与通信卫星快速对准方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的动中通天线与通信卫星快速对准方法的步骤。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行动中通天线与通信卫星快速对准方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动中通天线与通信卫星快速对准装置，其特征在于，包括天线、中频接收机、阵列天线波束扫描模块以及对准处理模块，所述天线包括卫星导航阵列天线和动中通天线；

所述中频接收机用于通过导航卫星对所述卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

所述阵列天线波束扫描模块用于对所述导航卫星进行数字波束扫描；

所述对准处理模块用于根据所述天线载体位置以及数字波束扫描结果对动中通天线与通信卫星进行对准计算。

2.根据权利要求1所述的动中通天线与通信卫星快速对准装置，其特征在于，所述卫星导航阵列天线包括由多个阵元组成的方形阵列天线，所述动中通天线包括由多个阵元组成的圆形阵列天线。

3.一种动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，应用权利要求1或2所述的装置，所述方法包括：

通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

根据所述第一入射二维角、所述天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

根据所述天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

将所述第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到所述动中通天线与所述通信卫星的对准加权参数，以对所述动中通天线与所述通信卫星进行对准。

4.根据权利要求3所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，所述对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角，包括：

对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个所述波束的输出信号强度得到所述导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角。

5.根据权利要求4所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，所述数字波束扫描处理包括波束粗扫描阶段、第一波束精扫描阶段和第二波束精扫描阶段。

6.根据权利要求5所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，所述对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角，包括：

对所述导航卫星进行波束粗扫描，得到每个波束的输出信号强度；

根据每个所述波束的输出信号强度得到所述导航卫星在导航阵列天线载体坐标系下的入射二维角范围；

对所述入射二维角范围分别进行第一波束精扫描和第二波束精扫描，得到所述第一入射二维角。

7.根据权利要求3所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，所述通过导航卫星对卫星导航阵列天线载体进行定位，得到天线载体位置，包括：

在卫星导航阵列天线及射频组件单路直通输出或抗干扰输出模式下，中频接收机通过导航卫星对所述卫星导航阵列天线载体进行定位，得到所述天线载体位置。

8.根据权利要求3所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，还包括：

捕获下行广播信号或者信标信号，以检验所述动中通天线与所述通信卫星的对准结果。

9.根据权利要求3所述的动中通天线与通信卫星快速对准方法，其特征在于，所述第一入射二维角包括所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的入射仰角和方位角；

所述第二入射二维角包括所述通信卫星相对于所述动中通天线的入射仰角和方位角。

10.一种动中通天线与通信卫星快速对准系统，其特征在于，应用权利要求1或2所述的装置，所述系统包括：

导航定位模块，用于通过导航卫星对卫星导航阵列天线进行定位，得到天线载体位置；

波束扫描模块，用于对所述导航卫星进行数字波束扫描处理，得到所述导航卫星在卫星导航阵列天线载体坐标系下的第一入射二维角；

第一计算模块，用于根据所述第一入射二维角、所述天线载体位置得到天线载体姿态和方位；

第二计算模块，用于根据所述天线载体的姿态和方位计算通信卫星相对于动中通天线的第二入射二维角；

对准模块，用于将所述第二入射二维角代入动中通天线信号模型，得到所述动中通天线与所述通信卫星的对准加权参数，并根据所述对准加权参数对所述动中通天线与所述通信卫星进行对准。