CN111262032A - 一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统，属于通信技术领域，包括信号采集模块，用于采集基站信息、用户位置信息和天线方向和姿态信息，对采集到的信号进行处理后输入到信号处理模块；信号处理模块，用于通过串口接收信号采集模块输入的信息，解算出载体当前位置所对应的的天线方位角和俯仰角信息，通过串口得到方位轴角度，通过启动时的初始化和相对运动量实时计算得到俯仰轴角度，相比较得到方位和俯仰角度的误差量，通过D/A模块把方位角度误差输出到控制处理模块；控制处理模块，用于对跟踪和稳定系统进行控制，根据方位和俯仰方向运动参数控制天线始终指向基站。本发明的优点在于：能够有效保证动中通天线的稳定性和精确性。

Description

一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统及方法。

背景技术

由于在海域宽带通信网络系统中用户终端和船载基站都具有移动性，这种在运动状态下进行通信的技术称之为“动中通”技术。该技术利用定向天线的指向控制代替原有的全向天线，不仅大大增加了通信距离，而且能够有效的降低发射功率，逐渐发展成为当今海洋远距离通信的重要方式。天线跟踪控制技术是动中通系统的关键技术之一，如何能够高效的控制天线准确对准基站，使系统能在最短的时间内锁定基站、在信号中断后快速完成重捕获，并能在各种复杂海况和快速机动条件下保持系统的正常工作和信号不丢失，是现有技术中存在的重要问题。动中通系统的伺服控制技术决定了天线的搜索能力与跟踪精度，然而现有技术中的控制器，无法克服恶劣工作环境和载体剧烈扰动对稳定性和精确性造成的影响，从而无法使得动中通系统更快的跟踪速度和更高的跟踪精度，使得在载体运动过程中，无法使伺服系统能够很好地抑制载体运动带来的各种干扰，无法时刻保持天线对准目标基站。

现有技术中的天线伺服系统的跟踪控制普遍采用经典PI或者带前馈的PI等传统算法。但是当伺服系统在恶劣海况环境下工作时，多种扰动和噪声会随之引入系统，伺服系统中载体剧烈颠簸以及载体突然转向、加减速等情况会因此天线伺服系统转矩的剧烈变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服恶劣工作环境和载体剧烈扰动对动中通天线的稳定性和精确性造成的影响，针对上述要解决的技术问题，现提出一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统，包括信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块，所述信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块顺次双向通过通信链路连接，所述信号采集模块用于采集基站信息、用户位置信息和天线方向和姿态信息，并对采集到的信号进行处理后输入到信号处理模块；所述信号处理模块用于通过串口接收信号采集模块输入的信息，解算出载体当前位置所对应的天线方位角和俯仰角信息，通过串口得到方位轴角度，通过启动时初始化和相对运动量实时计算得到俯仰轴角度，相比较得到方位和俯仰角度的误差量，通过D/A模块把方位角度误差输出到控制处理模块；所述控制处理模块用于对跟踪和稳定系统进行控制，用于根据方位和俯仰方向运动参数控制天线始终指向基站。

进一步的，其具体控制结构可以是包括伺服控制器、控制处理电路、方位轴力矩电机、俯仰轴力矩电机、方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器、定位定向装置和方位角度编码器，所述伺服控制器与控制处理电路电连接，所述方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器和方位角度编码器分别与伺服控制器电连接，所述方位轴力矩电机与方位轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述俯仰轴力矩电机与俯仰轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述方位轴力矩电机和俯仰轴力矩电机分别与动中通天线机械传动连接并控制动中通天线的方位和俯仰转动，所述定位定向装置设置在动中通天线上，所述定位定向装置与方位角度编码器电连接，所述方位角度编码器与伺服控制器电连接，所述定位定向装置用于获取动中通天线的方位和方向，所述方位角度编码器用于对定位定向装置获取的方位和方向数据进行解码并传输给伺服控制器，所述控制处理电路用于对伺服控制器给出的控制命令进行处理产生时序控制信号。

进一步的，所述方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器分别设置在两个闭环回路框架中。

进一步的，还包括一电源模块，所述电源模块为信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块供电。

进一步的，所述控制处理模块为PID控制器，所述PID控制器为采用模糊控制方法的控制器。

本发明的另一个目的是提供一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制方法，其包括如下步骤：

步骤一、根据定位定向装置给出的载体位置和选用的基站位置信息，计算出天线的方位、俯仰方向，利用方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对天线的方位和俯仰进行初始化预置；

步骤二、载体运动过程中，根据定位定向装置给出的位置和天线姿态信息，解算出天线在的方位、俯仰方向所需要转动的方向和角度；

步骤三、根据控制解算过程得到的转动的方向和角度，通过方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对动中通天线进行控制；

步骤四、当天线跟踪目标基站时，通过实时控制达到最佳指向角度，接收到的基站信号强度达到最大后，暂停对天线的控制，当天线随载体运动导致的角度变化超过阀值时，重复步骤一、步骤二和步骤三，当天线随载体静止或随载体运动产生的姿态角度变化没有超过阀值时则保持暂停控制；

步骤五、根据步骤四的控制方法，通过动中通天线的控制机构进行控制动中通天线。

进一步的，所述步骤五包括如下步骤：

1)系统开机工作状态并对各传感器功能自检；

2)根据基站经纬度、载体的经纬度和姿态信息等数据，通过坐标变换，取得开环控制的天线的初始指向；

3)通过天线方位极值搜索，获取天线指向最大信号方向，调整天线方位指向，找到接收效率最优点；

4)载体运动对天线姿态角造成影响，通过姿态传感器测得的角度变化值，由俯仰方向稳定控制算法进行调整和补偿，保证天线稳定地指向基站；

5)当接收信号强度值下降3％时，天线在当前位置附近进行极值搜索，重新找回信号强度最大方向，继续保持对基站的跟踪；

6)当通信信号丢失时，系统保持稳定控制状态，当通信信号恢复之后，转到步骤4)，若通信信号没有立即恢复，转到步骤2)；

7)根据步骤4)和步骤5)获取的信息，计算出天线的方位和俯仰方向的变化角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

8)锁定该基站，实施通信，并同时与其他基站进行模拟比较，确定是否在下一时刻切换基站。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过运用嵌入式技术、计算机控制技术以及智能控制算法，实现方位、俯仰的稳定跟踪，本发明中的系统采用嵌入式全自动稳态跟踪技术和驱动与控制一体化技术，电机调速性能好，系统集成度高、可靠性强；并且，本发明中的系统采用模糊智能控制技术，相比传统PID控制技术，系统具有较强的动态性能与稳态性能。

附图说明

图1为本发明中系统的功能结构示意图；

图2为本发明中执行部件功能结构示意图；

图3为本发明中实施例中的系统电路及框架的组成框图；

图4为本发明实施例中的动中通天线的机械结构示意图；

图5为本发明实施例中的控制处理模块的控制程序工作原理；

图6本发明实施例中的模糊PID控制原理图；

图7为发明实施例中ΔK_p的模糊控制表；

图8为发明实施例中ΔK_I的模糊控制表；

图9为发明实施例中ΔK_D的模糊控制表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本具体实施方式披露了一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其整体系统可以分为信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块，所述信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块顺次双向通过通信链路连接，所述信号采集模块用于采集基站信息、用户位置信息和天线方向和姿态信息，并对采集到的信号进行处理后输入到信号处理模块；所述信号处理模块用于通过串口接收信号采集模块输入的信息，解算出载体当前位置所对应的天线方位角和俯仰角信息，通过串口得到方位轴角度，通过启动时的初始化和相对运动量实时计算得到俯仰轴角度，相比较得到方位和俯仰角度的误差量，通过D/A模块把方位角度误差输出到控制处理模块；所述控制处理模块用于对跟踪和稳定系统进行控制，用于根据方位和俯仰方向运动参数控制天线始终指向基站。

更为具体的，具体到具体执行部件，其包括伺服控制器、控制处理电路、方位轴力矩电机、俯仰轴力矩电机、方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器、定位定向装置和方位角度编码器，所述伺服控制器与控制处理电路电连接，所述方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器和方位角度编码器分别与伺服控制器电连接，所述方位轴力矩电机与方位轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述俯仰轴力矩电机与俯仰轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述方位轴力矩电机和俯仰轴力矩电机分别与动中通天线机械传动连接并控制动中通天线的方位和俯仰转动，所述定位定向装置设置在动中通天线上，所述定位定向装置与方位角度编码器电连接，所述方位角度编码器与伺服控制器电连接，所述定位定向装置用于获取动中通天线的方位和方向，所述方位角度编码器用于对定位定向装置获取的方位和方向数据进行解码并传输给伺服控制器，所述控制处理电路用于对伺服控制器给出的控制命令进行处理产生时序控制信号。

作为优选的，其中方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器分别设置在两个闭环回路框架中。具体的，方位轴框架和俯仰轴框架，均采用闭环回路方式完成。通过闭环回路由控制器、力矩电机驱动器、力矩电机、传感器组成的数字自动控制系统，用于对动中通天线的具体控制过程起控制作用。控制通道选用交流力矩电机作为执行部件。其具体控制过程为，由定位定向测姿传感器，即设置在动中通线上的例如GPS等定位装置，并由指向传感器感应天线姿态，从而得到天线的位置和姿态信息，根据载体和天线的安装方式解算出天线的方位轴和俯仰角度变化值，并以此变化值作为设定值，经串口发送至天线平台伺服控制的控制器，由控制器对比当前角度和设定值之间的数值差，经伺服控制算法，计算得到控制量的大小和方向，输出给驱动器，相应的驱动器驱动安装在对应轴上的交流力矩电机，带动框架运行。传感器采集框架的采样值，经解算电路传回控制器。由控制器计算设定值和采样值两者的差值，根据此差值计算施加到控制通路中控制量的大小和方向，使天线姿态精确到期望的朝向。优选的，在本具体实施例中，对应的电路及框架的组成框图如图3，其包括计算机、控制器、天线平台伺服系统和二轴天线平台，其中天线平台伺服系统中包括两个闭环回路，分别与俯仰轴框架和方位轴框架及俯仰轴测角部件和方位测角部件组成回路。动中通天线模块则与两个闭环回路顺次连接。其中，俯仰轴测角部件经过俯仰轴解算电路连接到控制器，方位测角部件经过方位轴解算电路连接到控制器。此外，解算电路接收到的数据为经过方位角度编码器编码过的数据，其可以编码方位数据和俯仰角数据。

可行的，本实施例中采用的动中通天线的结构可以包括天线、馈源网络、伺服控制机构、稳控机构、射频旋转机构、GPS/北斗定位定向测姿设备和控制系统，所述伺服控制机构和稳控机构双向电连接，所述控制系统与稳控机构电连接，所述天线和馈源网络电连接，所述天线设置在射频旋转机构上，所述射频旋转机构与伺服控制机构电连接，所述射频旋转机构用于根据伺服控制机构的指令控制旋转转向，所述定位定向测姿设备用于获取姿态(经度、维度、高度、方向、倾斜和侧滚)信息，所述稳控机构用于根据控制系统的指令控制天线的对准角度。其中，参看图4，本具体实施例中的天线面采用1.2米口径切割抛物面栅格天线，其中，1为线面，2为天线的底座，天线面可以优选采用天线水平波瓣宽度为13゜，垂直波瓣宽度为19゜，能够实现远距离精准覆盖，适用于目标密度大，使用率要求高的环境。伺服机构能够支持水平360°旋转，伺服控制机构结合天线控制系统保持天线对准角度。这是基于船载动中通天线在海上工作，盐雾、潮湿、风浪等影响天线工作，天线工作频率较低(1.4GHz)，对天线面的精度要求不高。此外，天线伺服机构在方位向和俯仰方向进行跟踪，由于海浪颠簸，天线不能在垂直方向上保持最大跟踪。为减小海浪影响，在本具体实施例中天线设计为切割抛物面，使天线在垂直方向上波束宽度大于水平方向，降低船因波动造成的信号降低。在本具体实施例中，可以将天线座设置为蜗轮蜗杆形式，其可以具有自锁定功能，其可以设置为方位/俯仰结构，方位轴可连续转动，这样的结构可以使其具有良好的机械性能，较高的轴系及传动精度和运动稳定性。可行的，在本具体实施例中，所采用的动中通天线可以通过如图4所示的控制系统进行控制，其包括控制子系统、基站通信子系统、跟踪接收子系统、转台控制系统、惯导指向跟踪子系统和伺服控制子系统组成。

作为优选的，本实施例中的动中通天线的馈源采用振子形式，线极化工作，发射和接收信号通过双工器连接；天线伺服机构采用交流伺服电机；伺服控制单元采用进口光电绝对轴角编码器；采用射频旋转关节连接信号，实现天线连续运转。

船载动中通天线能够支持远距离海岸基站通信、能够自动选择并接入附近载有移动基站网络的大船，具有低功耗、体积小、自动化程度高等特点，其可以在海上航行时与岸上通信基站之间互相通信，保持跟踪状态；并且海上航行时与海上行驶中的基站船之间互相通信，保持跟踪状态。天线跟踪目标基站时，步进电机驱动天线达到最佳指向角度，接收到的基站信号强度达到最大后，伺服跟踪系统变为休息状态。如果载体的运动导致姿态角度变化超过阈值，系统会始终处于跟踪状态。如果载体静止或者载体运动导致的姿态角变化没有超过阈值，系统将保持休息状态。通常，系统将保持休眠-跟踪交替循环状态。跟踪控制的具体过程：当天下指向偏离目标基站时，系统接收到的信号会相应减小，系统检测到信号减小趋势后判断变化值是否大于阈值，如果大于设定的阈值则进入跟踪程序。

可行的，动中通天线的现场伺服控制系统的电路结构主要由天线控制单元(ACU)，天线驱动单元(ADU)，天线轴角编码器以及电源和对外接口组成。现场伺服控制系统电路的工作原理是：工作与本/远控设定的工作方式，接收相应的引导信息或跟踪接收机的误差电压，转换为准确的角位置误差信号，然后以一定的控制规律驱动天线运动，使天线始终对准跟踪目标，保证对目标的信息接收和角位置测量。

可行的，在平台伺服系统中还包括一电源模块，所述电源模块为信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块供电，可以是通过基站或船上的稳压电源输出的电源。

可行的，在本具体实施例中作为控制处理模块的计算机内预设有如图5所示的工作原理的程序，其工作原理为，通过控制软件分别通过RS232接口接收GPS、测姿装置(即设置在天线上的姿态传感器，包括俯仰角和方位角传感器)、方位编码器的数据，并与上位机通过RS232接口双向连接，对接收的数据进行测算后，通过I/O接口D/A转换器，经过电平转换和控制处理板进行控制驱动单元，驱动单元最终控制驱动的伺服电机。

在本具体实施例中，信号处理模块的工作过程如下，信号处理模块通过串口完成对来自定位定向测姿设备模块载体姿态航向信息的采集，解算出载体当前位置所对应的天线方位角和俯仰角信息，通过串口得到方位轴角度，通过启动时的初始化和相对运动量实时计算得到俯仰轴角度，相比较得到方位和俯仰角度的误差量，通过D/A模块把方位角度误差输出到控制处理模块，把俯仰角度误差输出到俯仰驱动器，完成对整个伺服控制的位置控制。工作过程中，控制模块根据GPS/定位定向测姿设备给出的载体位置和选用的基站位置等信息，计算出天线的方位、俯仰方向，利用驱动电路对天线的方位和俯仰进行初始化预置；当载体运动过程中，根据定位定向测姿传感器给出的位置和天线姿态信息，解算出天线在的方位、俯仰方向所需要转动的方向和角度，实现并保持动中通天线对当前与之通信的基站的照准，从而保证通信质量。

控制处理模块主要为PID控制器，其功能是改善和提高伺服系统的相应特性，使之具有良好的跟踪性能。考虑到运控系统的复杂度和步进电机的控制精度，系统设计时采用二维模糊PID控制算法，以步进电机的误差变化率和速度误差作为模糊控制器的两个输入量，PID参数的修正值ΔK_p、ΔK_I、ΔK_D作为输出量。模糊控制主要包括三部分：模糊化、模糊推理和解模糊化，模糊PID控制原理图如图6所示。模糊PID控制具体过程如下，

(1)模糊化

以步进电机的角度误差e和误差变化率ec作为模糊控制器的输入量，角度误差和误差变化率量化等级均为9级。E和EC分别为误差和误差变化率在模糊控制中的模糊集合，令E和EC论域均为{-3,-2,-1,0,1,2,3}，E的量化因子取为K_e，EC的量化因子为K_ec，模糊子集为{NB,NM,NS,ZS,PS,PM,PB}。以三角函数作为误差和误差变化率模糊子集的隶属度函数。

(2)模糊推理

对于模糊PID控制器，其控制规则表示为：

1)当偏差|e|很大时，取较大的K_p，较小的K_D，使得系统不仅具备较好的快速跟踪性能，同时对积分作用加以限制，避免系统响应出现较大的超调。

2)当偏差|e|中等大时，取较小的K_p以避免超调，同时取适当的K_I和K_D来保证系统响应的快速性。

3)当偏差|e|较小时，取较大的K_p和K_I使系统的稳态性能良好，另外取适当的K_D来避免系统出现震荡。

建立模糊控制表，根据模糊控制表进行模糊推理即可得到ΔK_p、ΔK_I、ΔK_D的输出模糊集。

(3)解模糊化

模糊控制器的输出量是一个模糊集合，通过解模糊化的方法解算出一个精确量，选取重心法作为解模糊化方法。

(4)模糊控制表

ΔK_p、ΔK_I、ΔK_D的模糊控制表如图7，图8和图9所示。

式中的K_p0、K_I0、K_D0为常规PID控制算法使用的参数值，ΔK_p、ΔK_I、ΔK_D为模糊控制器的三个输出值，参数自整定既可以根据被控对象所处的不同状态自动调整控制器的三个控制参数。

可行的，在本具体实施例中，动中通天线的工作过程如下：

步骤一、根据定位定向装置给出的载体位置和选用的基站位置信息，计算出天线的方位、俯仰方向，利用方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对天线的方位和俯仰进行初始化预置；

步骤二、载体运动过程中，根据定位定向装置给出的位置和天线姿态信息，解算出天线在的方位、俯仰方向所需要转动的方向和角度；

步骤三、根据控制解算过程得到的转动的方向和角度，通过方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对动中通天线进行控制；

步骤四、当天线跟踪目标基站时，通过实时控制达到最佳指向角度，接收到的基站信号强度达到最大后，暂停对天线的控制，当天线随载体运动导致的角度变化超过阀值时，重复步骤一、步骤二和步骤三，当天线随载体静止或随载体运动产生的姿态角度变化没有超过阀值时则保持暂停控制；

步骤五、根据步骤四的控制方法，通过动中通天线的控制机构进行控制动中通天线。

进一步的，所述步骤五包括如下步骤：

1)系统开机工作状态并对各传感器功能自检；

2)根据基站经纬度、载体的经纬度和姿态信息等数据，通过坐标变换，取得开环控制的天线的初始指向；

3)通过天线方位极值搜索，获取天线指向最大信号方向，调整天线方位指向，找到接收效率最优点；

4)载体运动对天线姿态角造成影响，通过姿态传感器测得的角度变化值，由俯仰方向稳定控制算法进行调整和补偿，保证天线稳定地指向基站；

5)当接收信号强度值下降3％时，天线在当前位置附近进行极值搜索，重新找回信号强度最大方向，继续保持对基站的跟踪；

6)当通信信号丢失时，系统保持稳定控制状态，当通信信号恢复之后，转到步骤4)，若通信信号没有立即恢复，转到步骤2)；

7)根据步骤4)和步骤5)获取的信息，计算出天线的方位和俯仰方向的变化角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

8)锁定该基站，实施通信，并同时与其他基站进行模拟比较，确定是否在下一时刻切换基站。

本发明通过运用嵌入式技术、计算机控制技术以及智能控制算法，实现方位、俯仰的稳定跟踪，本发明中的系统采用嵌入式全自动稳态跟踪技术和驱动与控制一体化技术，电机调速性能好，系统集成度高、可靠性强；并且，本发明中的系统采用模糊智能控制技术，相比传统PID控制技术，系统具有较强的动态性能与稳态性能。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块，所述信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块顺次双向通过通信链路连接，所述信号采集模块用于采集基站信息、用户位置信息和天线方向和姿态信息，并对采集到的信号进行处理后输入到信号处理模块；所述信号处理模块用于通过串口接收信号采集模块输入的信息，解算出载体当前位置所对应的的天线方位角和俯仰角信息，通过串口得到方位轴角度，通过启动时的初始化和相对运动量实时计算得到俯仰轴角度，相比较得到方位和俯仰角度的误差量，通过D/A模块把方位角度误差输出到控制处理模块；所述控制处理模块用于对跟踪和稳定系统进行控制，用于根据方位和俯仰方向运动参数控制天线始终指向基站。

2.根据权利要求1所述的一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其特征在于，包括伺服控制器、控制处理电路、方位轴力矩电机、俯仰轴力矩电机、方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器、定位定向装置和方位角度编码器，所述伺服控制器与控制处理电路电连接，所述方位轴力矩电机驱动器、俯仰轴力矩电机驱动器和方位角度编码器分别与伺服控制器电连接，所述方位轴力矩电机与方位轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述俯仰轴力矩电机与俯仰轴力矩电机驱动器电连接并由其控制，所述方位轴力矩电机和俯仰轴力矩电机分别与动中通天线机械传动连接并控制动中通天线的方位和俯仰转动，所述定位定向装置设置在动中通天线上，所述定位定向装置与方位角度编码器电连接，所述方位角度编码器与伺服控制器电连接，所述定位定向装置用于获取动中通天线的方位、方向和基站信息，所述方位角度编码器用于对定位定向装置获取的方位和方向数据进行解码并传输给伺服控制器，所述控制处理电路用于对伺服控制器给出的控制命令进行处理产生时序控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其特征在于，所述方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器分别设置在两个闭环回路框架中。

4.根据权利要求1所述的一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其特征在于，还包括一电源模块，所述电源模块为信号采集模块、信号处理模块和控制处理模块供电。

5.根据权利要求1所述的一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制系统,其特征在于，所述控制处理模块为PID控制器，所述PID控制器为采用模糊控制方法的控制器。

6.一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据定位定向装置给出的载体位置和选用的基站位置信息，计算出天线的方位、俯仰方向，利用方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对天线的方位和俯仰进行初始化预置；

步骤二、载体运动过程中，根据定位定向装置给出的位置和天线姿态信息，解算出天线在的方位、俯仰方向所需要转动的方向和角度；

步骤三、根据控制解算过程得到的转动的方向和角度，通过方位轴力矩电机驱动器和俯仰轴力矩电机驱动器对动中通天线进行控制；

步骤四、当天线跟踪目标基站时，通过实时控制达到最佳指向角度，接收到的基站信号强度达到最大后，暂停对天线的控制，当天线随载体运动导致的角度变化超过阀值时，重复步骤一、步骤二和步骤三，当天线随载体静止或随载体运动产生的姿态角度变化没有超过阀值时则保持暂停控制；

步骤五、根据步骤四的控制方法，通过动中通天线的控制机构进行控制动中通天线。

7.根据权利要求5所述的一种海域通信的二维动中通天线用伺服控制方法，其特征在于，所述步骤五包括如下步骤：

1)系统开机工作状态并对各传感器功能自检；

2)根据基站经纬度、载体的经纬度和姿态信息等数据，通过坐标变换，取得开环控制的天线的初始指向；

3)通过天线方位极值搜索，获取天线指向最大信号方向，调整天线方位指向，找到接收效率最优点；

4)载体运动对天线姿态角造成影响，通过姿态传感器测得的角度变化值，由俯仰方向稳定控制算法进行调整和补偿，保证天线稳定地指向基站；

5)当接收信号强度值下降3％时，天线在当前位置附近进行极值搜索，重新找回信号强度最大方向，继续保持对基站的跟踪；

6)当通信信号丢失时，系统保持稳定控制状态，当通信信号恢复之后，转到步骤4)，若通信信号没有立即恢复，转到步骤2)；

7)根据步骤4)和步骤5)获取的信息，计算出天线的方位和俯仰方向的变化角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

8)锁定该基站，实施通信，并同时与其他基站进行模拟比较，确定是否在下一时刻切换基站。

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