CN1943075B - 卫星跟踪天线系统及所用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法。执行步进跟踪，在步进跟踪过程中，对在卫星跟踪天线系统的反射体倾斜的至少一个位置进行采样得到的卫星信号的尺寸进行比较以跟踪卫星，并将第N-1次跟踪中在反射体倾斜的特定位置处进行采样得到的卫星信号的测量值与第N次跟踪中在反射体倾斜的特定位置处采样得到的卫星信号的测量值进行平均以计算出一个值。根据该值驱动反射体来跟踪卫星，从而使由于安装有卫星跟踪天线系统的运动物体的突然运动所造成的卫星跟踪误差降至最低。

Description

卫星跟踪天线系统及所用的方法

技术领域

本发明涉及卫星跟踪天线系统和跟踪卫星的方法，更具体地说，涉及天线系统和跟踪卫星的方法，其可以根据安装有所述卫星跟踪天线系统的运动物体的运动来使卫星跟踪误差降至最低。在步进跟踪操作中，在卫星跟踪天线系统的反射体倾斜的至少一个特定位置处进行采样的卫星信号的尺寸被比较以跟踪所述卫星，对在第N-1次跟踪中反射体倾斜的特定位置处采样的卫星信号的测量值和在第N次跟踪中反射体倾斜的的特定位置处采样的卫星信号的测量值进行平均，并根据计算的值驱动所述反射体。

此外，本发明还涉及可以精确跟踪卫星的卫星跟踪天线系统。在通过旋转和倾斜副反射体来跟踪卫星的圆锥扫描操作中，利用副反射体的第N旋转周期，计算副反射体第N+1次旋转中在副反射体倾斜的至少一个特定位置处采样得到的卫星信号的采样周期，响应于副反射体的旋转速度变化实时补偿所述采样周期，因此更准确地跟踪卫星。

背景技术

在当今信息社会，大量的信息提供者提供着非常多的信息。根据通信技术的发展和快速处理大量信息的系统的逐渐普及，利用卫星进行系统间的信息传递已经被广泛应用于许多领域。特别是，为了实现卫星和安装在运动物体上(例如，船泊或车辆)上的卫星天线之间的通信畅通，更需要开发安装在运动物体上的更高效的卫星天线。

安装在运动物体上的卫星天线是一种在运动物体快速运动或转动时将天线精确对准卫星以顺利接收卫星信号的设备。因此，不同于固定的卫星天线，需要一种更精确的控制技术以时时跟踪卫星。

步进跟踪方法常用作卫星天线的卫星跟踪方法，该方法中反射体沿至少一个特定方向倾斜，测量反射体所倾斜的各个方向上的卫星信号尺寸，相互比较这些卫星信号尺寸，以此补偿反射体的指向方向(directional direction)。由于所述步进跟踪方法具有一个较长的采样周期，在该采样周期中沿反射体倾斜的方向对卫星信号进行采样，以补偿反射体的指向方向，所以很难响应于运动物体的快速运动对反射体的指向方向进行快速补偿。

为了解决由采样周期长短而造成的问题，当运动物体突然发生运动时，可以利用位置传感器，例如具有高响应速度的陀螺仪，响应于运动物体的运动，对反射体的指向方向进行补偿。通过倾斜所述反射体，反射体的指向方向被调谐。

图1是示出根据传统技术是安装有卫星跟踪天线系统的运动物体的卫星信号的主瓣(main lobe)和卫星跟踪天线的指向方向之间的误差信号的图。

参见图1，当安装有卫星跟踪天线的运动物体静止时，所述卫星跟踪天线利用卫星信号电平值v(t_n ²)和卫星信号电平值v(t_n ⁴)，计算出反射体的指向方向和卫星信号主瓣的位置之间的误差信息，从而产生一精确的误差信号。所述卫星信号电平值v(t_n ²)是反射体向左倾斜情况下的值，卫星信号电平值v(t_n ⁴)是反射体向右倾斜情况下的值。这种情况下，公式

$e_{\mathrm{azimuth}}=v\left(t_n^2\right)-v\left(t_n^4\right)$

用于方位(azimuth)误差信号，公式

$e_{\mathrm{elevation}}=v\left(t_n^1\right)-v\left(t_n^3\right)$

用于俯仰(elevation)误差信号。

图2是示出安装有卫星跟踪天线的运动物体向左运动时，卫星信号的主瓣和卫星跟踪天线的指向方向之间的误差信号的图。

参见图2，卫星跟踪天线的指向方向与图1所示相同。当安装有卫星跟踪天线的运动物体由于旋转或突然振动造成向左运动时，卫星跟踪天线在反射体向左倾斜时获得一卫星信号电平值v(t_n ²)，在反射体向右倾斜时获得一卫星信号电平值v(t_n ⁴)。这种情况下，运动物体的运动造成与卫星信号主瓣相关的卫星信号电平值中出现误差。因而在产生误差信号时出现误差。也就是说，由于在反射体向左倾斜情况下采样而获得所述卫星信号电平值v(t_n ²)，且运动物体的运动导致在反射体向右倾斜情况下在图2中虚线所示位置处采样而获得所述卫星信号电平值v(t_n ⁴)，所以误差信号则大于原始误差信号。上述情况可能显得就像是根据获取卫星信号电平值的顺序的相反现象并根据反射体的倾斜方向产生误差信号。

图3是在示出安装有卫星跟踪天线的运动物体向右旋转时，卫星信号主瓣和卫星跟踪天线的指向方向之间的误差信号的图。

当图3中的运动物体向右旋转时，将产生一个类似于图2所示的其值小于原始误差信号的失真的误差信号。

参见图1至图3所示，按照利用传统步进跟踪的卫星跟踪天线，当安装有卫星跟踪天线的运动物体发生突然运动时，在产生相应于反射体指向方向的误差信号时将发生偏差，因而不能准确跟踪卫星。

此外，还有一种作为卫星跟踪天线的卫星跟踪方法的圆锥扫描方法，该方法中卫星跟踪天线的副反射体在至少一个特定位置倾斜，测量在副反射体倾斜的各个位置处采样的卫星信号的尺寸，相互比较这些卫星信号的尺寸，从而跟踪卫星。

按照圆锥扫描方法跟踪卫星的卫星跟踪天线得到了广泛的应用，因为所述卫星跟踪天线只使用接收自卫星的卫星信号来跟踪卫星，所以形成系统较容易，而且不需要环境因素引起的陀螺仪传感器补偿。

然而，使用传统圆锥扫描方法的卫星跟踪天线存在一个技术问题，即如何设定采样周期，该采样周期是在副反射体倾斜的每一位置处进行卫星信号精确采样的时间量信息。也就是说，当副反射体旋转，且卫星信号采样周期根据副反射体旋转周期被确定时，所述副反射体的旋转周期由于使副反射体旋转的副反射体旋转部件的老化和磨损而不断变化。当所述副反射体的旋转周期如上所述发生变化时，所述卫星信号采样周期也随之改变。如果不能经常性地补偿卫星信号采样周期，要想精确地跟踪卫星就很困难。

如上所述，根据传统卫星跟踪天线，由于在跟踪卫星时没有补偿可能由运动物体的运动造成的卫星跟踪信号的偏差，所以将产生失真的结果。并且，由于在通过采样卫星信号来跟踪卫星时，没有根据副反射体的旋转周期来正确地补偿卫星信号采样周期，所以无法精确进行卫星跟踪。

为了解决上述问题，需要这样一种卫星跟踪天线，它可以通过响应于运动物体的运动补偿反射体的指向方向来精准、高效地跟踪卫星。

发明内容

技术目的

为了改进传统技术，本发明提供这样一种卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，其可以精确跟踪卫星而不受装有卫星跟踪天线系统的运动物体的运动所影响。卫星跟踪天线系统的反射体沿至少一个特定方向倾斜。在第N-1次跟踪中反射体倾斜的特定方向上的一位置处进行采样得到的卫星信号电平值，和在反射体沿特定方向倾斜的位置处进行采样得到的卫星信号电平值进行平均。通过平均所述卫星信号电平值的采样值可以产生方位或俯仰误差信号。根据所述误差信号使反射体的指向方向移动，以使反射体一直对准卫星的主瓣，因而精确地跟踪卫星。

本发明还提供这样一种卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，其通过使副反射体倾斜来精准、有效地跟踪卫星，而不受运动物体的突然运动影响。由第N-1次跟踪中反射体沿特定方向倾斜的特定位置处进行采样得到的卫星信号电平值值，和第N次跟踪中副反射体沿特定方向倾斜的特定位置处进行采样得到的卫星信号电平值进行平均，以产生方位或俯仰误差信号。根据误差信号移动反射体的指向方向，以实现允许反射体对准卫星主瓣的圆锥扫描，因而通过倾斜所述副反射体精准、有效地跟踪卫星。

本发明还提供一种卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，其中在副反射体上安装绝对位置测量条，在副反射体旋转部件上安装检测装置。当所述绝对位置测量条经过所述检测装置时，将产生中断信号以实时测量副反射体的旋转周期。利用副反射体的旋转周期可以对作为采样卫星信号的时间量的采样周期进行更新和补偿。虽然所述副反射体的旋转周期是变化的，但卫星信号是在副反射体倾斜的固定位置处被采样的，因而可以更精确地跟踪卫星。

技术方案

要实现上述目标并解决传统技术中的问题，根据本发明的一个方面，提供一种卫星跟踪天线系统，包括：对准预定卫星的反射体，其沿预定的方位方向或俯仰方向朝该卫星倾斜并从该卫星接收卫星信号；方位信号电平测量部件，其计算第一方位测量值和第二方位测量值，并对计算出的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均以产生方位误差信号，该第一方位测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值，该第二方位测量值是分别在第N-1次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；方位位置/速度控制部件，其利用该方位误差信号产生与该卫星指向方向相关的方位控制命令信号；和反射体驱动装置，其根据该方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体。

根据本发明的一个方面，提供一种卫星跟踪天线系统，包括：反射体，其对准预定卫星并从该卫星接收卫星信号；副反射体，其沿预定方位角或俯仰角倾斜并接收由该反射体反射的卫星信号以便会聚到预定的导入波导；方位信号电平测量部件，其计算第一方位测量值和第二方位测量值，并对计算出的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均以产生方位误差信号，该第一方位测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值，该第二方位测量值是分别在第N-1次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；俯仰信号电平测量部件，其计算第一俯仰测量值和第二俯仰测量值，并对计算出的第一俯仰测量值和第二俯仰测量值进行平均以产生俯仰误差信号，该第一俯仰测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值，该第二俯仰测量值是分别在第N-1次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值；方位位置/速度控制部件，其利用该方位误差信号产生与该卫星指向方向相关的方位控制命令信号；俯仰位置/速度控制部件，其利用该俯仰误差信号产生与该卫星指向方向相关的俯仰控制命令信号；和反射体驱动装置，其根据该方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体，或根据该俯仰控制命令信号沿俯仰方向驱动该反射体。

根据本发明的一个方面，提供一种卫星跟踪天线系统，包括：用于从预定卫星接收卫星信号的反射体；副反射体，其沿至少一个特定方向倾斜并将由该反射体反射的卫星信号会聚到预定的导入波导；用于使该副反射体旋转的副反射体旋转部件；卫星信号采样部件，其根据预定的采样周期对由该副反射体会聚的卫星信号进行采样；和周期控制模块，其用于测量该副反射体的第N次旋转周期，并利用该第N次旋转周期计算该副反射体的第N+1次旋转的卫星的采样周期，其中，该卫星信号采样部件在该副反射体的第N+1次旋转中，利用由该周期控制模块计算出的采样周期，在该副反射体倾斜的至少一个特定位置对卫星信号进行采样。

根据本发明的一个方面，可包括所有种类具有反射体的天线，诸如卡塞格伦(cassegrain)天线、平顶天线(flat antenna)和喇叭反射体天线(horn-reflector antenna)。

本说明书中为了便于描述所广泛使用的卡塞格伦天线使用反射体和副反射体接收信号。卫星信号被反射体反射，所反射的卫星信号通过副反射体会聚并通过喇叭天线发射至预定卫星信号接收器。安装在运动物体上的卫星跟踪天线系统接收卫星信号，所述卫星跟踪天线系统的反射体一直对准目标卫星的主瓣。为此，所述副反射体通过安装有电机的副反射体旋转部件旋转以实现圆锥扫描。

如果通过副反射体的旋转实现了圆锥扫描，在一副反射体旋转部件上设置预定的检测装置和在副反射体上设置预定的绝对位置测量条，以感知相对于在至少一个特定方向倾斜的副反射体的波束的方向的绝对位置。总体上，图像传感器或磁传感器可以用作检测装置。在昂贵的系统中可以将绝对编码器或分解器安装在电机轴上。当对应于副反射体倾斜角度的绝对位置由检测装置测量出时，在副反射体的一次旋转中出现一次由传感器感知的信号，并且360°旋转角被绘制在电机的旋转时间上。因此，副反射体向上、下、左、右倾斜的时刻可以通过对传感器信号感知时刻之间的时间量进行划分而确定。

附图说明

图1是示出根据传统技术当安装有卫星跟踪天线系统的运动物体静止时，卫星信号的主瓣和卫星跟踪天线的指向位置之间的误差信号的图；

图2是示出当安装有卫星跟踪天线的运动物体向左旋转时，卫星信号的主瓣和卫星跟踪天线的指向位置之间的误差信号的图；

图3是示出当安装有卫星跟踪天线的运动物体向右旋转时，卫星信号的主瓣和卫星跟踪天线的指向位置之间的误差信号的图；

图4是示出根据本发明第一实施例的卫星跟踪天线系统的结构的框图；

图5是示出根据卫星跟踪天线系统的反射体指向位置的卫星信号的普通模式，和当卫星信号的主瓣与天线的指向方向之间出现偏离时所产生的卫星信号电平值的偏差；

图6是示出当根据本发明第一实施例安装有卫星跟踪天线系统的运动物体向左旋转时，卫星信号的主瓣与卫星跟踪天线的指向位置之间的补偿误差信号的图；

图7是示出当根据本发明第一实施例安装有卫星跟踪天线系统的运动物体向右旋转时，卫星信号的主瓣与卫星跟踪天线的指向位置之间的补偿误差信号的图；

图8是示出根据第一实施例的卫星跟踪天线系统产生反射体控制命令信号的过程的图；

图9是示出根据本发明第二实施例的卫星跟踪天线系统的结构的结构图；

图10是示出在根据第二实施例的卫星跟踪天线系统中副反射体的中轴和反射体的中轴倾斜为相互交叉的结构的图；

图11是示出副反射体的中轴倾斜至相对反射体的中轴成预定斜度的结构的图；

图12是示出根据第二实施例的卫星跟踪天线系统产生反射体控制命令信号的过程的图；

图13是示出根据本发明第三实施例的卫星跟踪天线系统的结构的框图；

图14是示出根据第三实施例的卫星跟踪天线系统的副反射体和副反射体旋转部件的图；

图15是示出副反射体旋转部件的旋转速度固定的情况下的采样周期补偿的图；

图16是示出副反射体旋转部件的旋转速度变化的情况下的采样周期补偿的图；

图17是示出根据第一实施例的用于卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法流程的流程图；和

图18是示出根据第二实施例的用于卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法流程的流程图。

具体实施方式

接下来，将参照上述附图详细描述本发明的实施例。

图4是示出根据本发明第一实施例的卫星跟踪天线系统的结构的框图。

根据第一实施例的卫星跟踪天线系统，在至少一个特定方向倾斜反射体以执行跟踪卫星信号的操作，对反射体在其上倾斜的至少一个位置上接收的卫星信号进行采样，通过比较所采样的卫星信号的尺寸来产生误差信号，并补偿反射体的指向方向，以使反射体对准卫星信号的主瓣。

图4所示的卫星跟踪天线系统包括反射体410、方位信号电平测量部件440、俯仰信号电平测量部件450、方位位置/速度控制部件460、俯仰位置/速度控制部件470，和反射体驱动装置480。

反射体410对准由卫星跟踪天线系统跟踪的卫星，执行跟踪操作以便在朝向卫星的预定方位或俯仰方向上倾斜，并从卫星接收卫星信号。倾斜的方向可包括上、下、左和右及在方向上有各种变化的方向。

当反射体410朝向卫星执行跟踪操作时，所述方位信号电平测量部件440计算出第一方位测量值，即第N次跟踪中分别在第一方位位置和第二方位位置采样的方位卫星信号电平值之间的差值。并且，所述方位信号电平测量部件440计算第二方位测量值，即反射体410在其上倾斜的第N次跟踪中在第一方位位置上采样的方位卫星信号电平值和反射体410在其上倾斜的第N-1次跟踪中在第二方位位置上采样的方位卫星信号电平值之间的差值。所述方位信号电平测量部件440通过对计算出的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均，从而产生方位误差信号。

所述俯仰信号电平测量部件450也执行与所述方位信号电平测量部件440同样的操作，以产生俯仰误差信号。所述俯仰信号电平测量部件450可以通过测量与反射体410在俯仰方向上倾斜的位置相对的俯仰卫星信号电平值来产生俯仰误差信号。

所述方位位置/速度控制部件460根据所述方位信号电平测量部件440产生的方位误差信号产生方位控制命令信号，以使反射体410对准卫星信号的主瓣。实现所述方位控制命令信号包括一预定的可以补偿反射体410的方位指向方向的坐标值。

所述俯仰位置/速度控制部件470根据所述俯仰信号电平测量部件450产生的俯仰误差信号产生俯仰控制命令信号，以使反射体410对准卫星信号的主瓣。实现所述俯仰控制命令信号包括一预定的可以补偿反射体410的俯仰指向方向的坐标值。

所述反射体驱动装置480根据产生的方位控制命令信号或俯仰控制命令信号在方位方向或俯仰方向上驱动反射体410。所述在方位方向或俯仰方向上被驱动的反射体410对准卫星信号的主瓣，且卫星跟踪天线系统可以有效地接收卫星信号。

所述方位信号电平测量部件440、俯仰信号电平测量部件450、方位位置/速度控制部件460及俯仰位置/速度控制部件470为了便于描述都已在图4中示出。在陆地运动物体例如车辆情况下，可以不包括俯仰信号电平测量部件450和俯仰位置/速度控制部件470，因为陆地运动物体不常在俯仰方向上运动。

图5是示出根据卫星跟踪天线系统的反射体指向位置的卫星信号的普通模式，及卫星信号的主瓣与天线指向方向之间出现偏离时所产生的卫星信号电平值的差值。

根据天线的指向方向，基于卫星信号电平最大值的卫星信号电平上/下/左/右划分为主瓣和旁瓣。卫星跟踪天线系统跟踪卫星，意味着反射体的指向方向受到控制以便反射体一直对准卫星信号主瓣的最大值。也就是说，反射体的指向方向受到控制，以便接收自卫星的卫星信号主瓣的最大值与卫星跟踪天线信号模式的主瓣的最大值彼此一致。

当安装有本发明的卫星跟踪天线系统的运动物体(如：船泊、车辆等)运动时，卫星跟踪天线系统的反射体由于运动物体的运动而无法对准卫星信号主瓣的最大值。在此情况下，通过在方位方向(左、右)和俯仰方向(上、下)上跟踪的反射体采样的卫星信号电平值、或由倾斜的副反射体采样的卫星信号电平值进行比较，反射体驱动设置的方位电机和俯仰电机的旋转方向和旋转速度被确定以进行控制，因此天线可以一直保持在卫星信号主瓣的最大值的位置上。

图6是示出当根据本发明第一实施例安装有卫星跟踪天线系统的运动物体向左旋转时，卫星信号的主瓣与卫星跟踪天线的指向方向之间的补偿误差信号的图。

图7是示出当根据本发明第一实施例安装有卫星跟踪天线系统的运动物体向右旋转时，卫星信号的主瓣与卫星跟踪天线的指向方向之间的补偿误差信号的图。

参见图6和7，为克服由安装有卫星跟踪天线系统的运动物体的运动造成获取的误差信号失真，产生误差信号时不仅到利用在反射体的第N次跟踪过程中采样的卫星信号电平值，还利用到在反射体的第N-1次跟踪过程中采样的卫星信号电平值。

上述是由反射体跟踪的方向决定的卫星信号电平值获得顺序的原理。例如，在反射体第N次跟踪中采样的方位卫星信号电平值v(t_n ²)、v(t_n ⁴)，及在反射体第N-1次跟踪中采样的方位卫星信号电平值v(t_n-1 ⁴)进行平均，利用下列公式可以计算出方位误差

$e_{\mathrm{azimuth}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_n^4\right))+(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_{n-1}^4\right))\}$

同样的，在反射体第N次跟踪中采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ¹)、v(t_n ³)，及在反射体第N-1次跟踪中采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n-1 ³)进行平均，利用下列公式可以计算出俯仰误差

$e_{\mathrm{elevation}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_n^3\right))+(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_{n-1}^3\right))\}$

如上所述，当安装有卫星跟踪天线系统的运动物体向左运动时，由于

v(t_n ²)-v(t_n ⁴)

大于原始误差信号电平，但是

v(t_n ²)-v(t_n-1 ⁴)

小于原始误差信号电平，所以将这两个值进行平均，可以计算出接近原始误差信号电平的误差信号。

图8是示出根据第一实施例的卫星跟踪天线系统产生反射体控制命令信号的过程的图。

根据第一实施例，当卫星跟踪天线系统的反射体按照预定跟踪周期在特定的方向上、下、左和右倾斜时，比较在跟踪过程中反射体向上、下、左和右倾斜的各个位置处采样的卫星信号电平值，以产生误差信号，响应于所述误差信号产生控制命令信号，并且反射体的指向方向可以由反射体驱动装置控制。也就是说，可以使用基于由反射体在跟踪过程中获取的上、下、左和右方向的卫星信号电平值来计算误差信号的方法。

例如，参见图8所示，当反射体在自身的第N-1次跟踪中向上、下、左和右倾斜时，根据时刻t_n ¹、t_n ²、t_n ³和t_n ⁴处的卫星信号电平值v(t_n ¹)、v(t_n ²)、v(t_n ³)和v(t_n ⁴)产生对应于反射体第N次跟踪的控制命令信号C_n。

也就是说，图4的卫星跟踪天线系统的方位信号电平测量部件440计算出第一方位测量值v(t_n ²)-v(t_n ⁴)，即反射体410第N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ²)和反射体410第N次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ⁴)之间的差值。并且，方位信号电平测量部件440计算出第二方位测量值v(t_n ²)-v(t_n-1 ⁴)，即反射体410在第N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ²)和反射体410在第N-1次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n-1 ⁴)之间的差值。

方位信号电平测量部件440将第一方位测量值v(t_n ²)-v(t_n ⁴)和第二方位测量值v(t_n ²)-v(t_n-1 ⁴)进行平均，以产生方位误差信号

$e_{\mathrm{azimuth}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_n^4\right))+(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_{n-1}^4\right))\}$

同样的，俯仰信号电平测量部件450计算出第一俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n ³)，即反射体410第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ¹)和反射体410第N次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ³)之间的差值。并且，俯仰信号电平测量部件450计算出第二俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n-1 ³)，即反射体410第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ¹)和反射体410第N-1次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n-1 ³)之间的差值。

俯仰信号电平测量部件450将第一俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n ³)和第二俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n-1 ³)进行平均，以产生俯仰误差信号

$e_{\mathrm{elevation}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_n^3\right))+(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_{n-1}^3\right))\}$

参见图4，所产生的方位误差信号和俯仰误差信号分别传输到方位位置/速度控制部件460和俯仰位置/速度控制部件470。所述方位位置/速度控制部件460利用方位误差信号产生对应于反射体410的方位方向的方位控制命令信号，控制反射体驱动装置480的方位驱动电机，并调整反射体410的方位位置，以使卫星跟踪天线对准目标卫星信号的主瓣。

同样的，所述俯仰位置/速度控制部件470利用俯仰误差信号产生对应于反射体410的俯仰方向的俯仰控制命令信号，控制反射体驱动装置480的俯仰驱动电机，并调整反射体410的俯仰位置，以使卫星跟踪天线对准目标卫星信号的主瓣。

图9是示出根据本发明第二实施例的卫星跟踪天线系统的结构的结构图。

图9所示根据本发明第二实施例的卫星跟踪天线系统包括反射体910、副反射体920、副反射体旋转部件930、方位信号电平测量部件940、俯仰信号电平测量部件950、方位位置/速度控制部件960、俯仰位置/速度控制部件970和反射体驱动装置980。

反射体910对准预定卫星并从卫星接收卫星信号。根据第二实施例的反射体910可以不执行上述第一实施例中所述的在至少一个方向上倾斜的操作。

所述副反射体920在预定方位或俯仰方向倾斜，接收由反射体910反射的卫星信号，将卫星信号会聚到预定的导入波导(lead-in waveguide)。所述副反射体920因副反射体旋转部件930而以预定周期旋转。下面结合图10和11详细描述副反射体820的倾斜方法。

图10是示出根据第二实施例的卫星跟踪天线系统中副反射体的中轴和反射体的中轴倾斜成相互交叉的结构的图。

图11是示出副反射体的中轴倾斜至相对于反射体的中轴成预定斜度的结构的图。

根据第二实施例中的卫星跟踪天线系统可以通过利用图10和11中所示的两种方法之一来倾斜副反射体。这两种方法在通过对由副反射体会聚的卫星信号进行采样以产生控制命令信号的精度上大体很相似。

参见图10所示，在副反射体1020的中轴和反射体1010的中轴倾斜至相互交叉的情况下，如果反射体1010精确地对准卫星信号的主瓣，则当副反射体1020向左、右、上、下倾斜时相应的卫星信号的强度都同样可以测量。

然而，如果反射体1010不是精确地对准卫星信号的主瓣，则在副反射体1020沿反射体1010相对于主瓣倾斜的方向倾斜的情况下，卫星信号强度会测得过大。也就是说，如果反射体1010的指向方向向右偏离开目标卫星，则在副反射体1020向左倾斜时所接收的卫星信号强度测的大于在副反射体1020向右倾斜时所接收的卫星信号强度。如果反射体1010的指向方向向上偏离开目标卫星，则在副反射体1020向下倾斜时所接收的卫星信号强度测的大于在副反射体1020向上倾斜时所接收的卫星信号强度。

鉴于上述原因，如果将副反射体1020分别向上、下、左和右倾斜时接收到的卫星信号的强度相互进行比较，就可以知道反射体1010的指向方向对准哪个方向。基于接收到的卫星信号电平值之间的差值，可以产生误差信号和控制命令信号，响应于控制命令信号在方位或俯仰方向上驱动反射体，从而使其精准地对准目标卫星信号的主瓣，以有效地接收卫星信号。上述也适用于图11所示的副反射体1120倾斜至相对于反射体1110的中轴成预定斜度的情况。

参见图9，方位信号电平测量部件940计算出第一方位测量值，即副反射体第N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值和第N次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值之间的差值，计算副反射体笫N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值和副反射体第N-1次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值之间的差值，平均第一方位测量值和第二方位测量值以产生方位误差信号。

俯仰信号电平测量部件950计算出第一俯仰测量值，即副反射体第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值和第N次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值之间的差值，计算副反射体第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值和第N-1次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值之间的差值，平均第一俯仰测量值和第二俯仰测量值以产生俯仰误差信号。

所述方位位置/速度控制部件960利用所产生的方位误差信号产生对应于反射体的卫星指向方向的方位控制命令信号。所述俯仰位置/速度控制部件970利用所产生的俯仰误差信号产生对应于反射体的卫星指向方向的俯仰控制命令信号。所述方位控制命令信号或俯仰控制命令信号可以实现为包括预定坐标值。

图12是示出根据第二实施例的卫星跟踪天线系统产生反射体控制命令信号的过程的图。

作为第二实施例，卫星跟踪天线系统的副反射体920进行旋转以实现圆锥扫描，副反射体920按照预定跟踪周期分别向上、下、左和右方向倾斜，通过比较采样得到的卫星信号电平值产生误差信号，产生响应于误差信号的控制命令信号，并驱动电机以控制天线的位置。

当副反射体920在跟踪周期的第N-1次跟踪中分别向上、下、左和右方向倾斜时，根据在时刻t_n ¹、t_n ²、t_n ³和t_n ⁴处采样的卫星信号电平值v(t_n ¹)、v(t_n ²)、v(t_n ³)和v(t_n ⁴)，产生对应于副反射体的跟踪周期的第N次跟踪的控制命令信号C_n。

参见图9，方位信号电平测量部件940计算出第一方位测量值v(t_n ²)-v(t_n ⁴)，即副反射体920第N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ²)和副反射体920第N次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ⁴)之间的差值，并计算出第二方位测量值v(t_n ²)-v(t_n-1 ⁴)，即副反射体920第N次跟踪中在第一方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n ²)和第N-1次跟踪中在第二方位位置处采样的方位卫星信号电平值v(t_n-1 ⁴)之间差值。所述方位信号电平测量部件940将第一方位测量值v(t_n ²)-v(t_n ⁴)和第二方位测量值v(t_n ²)-v(t_n-1 ⁴)进行平均，以产生方位误差信号

$e_{\mathrm{azimuth}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_n^4\right))+(v\left(t_n^2\right)-v\left(t_{n-1}^4\right))\}$

俯仰信号电平测量部件950计算出第一俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n ³)，即副反射体920第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ¹)和副反射体920第N次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ³)之间的差值，并计算出第二俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n-1 ³)，即副反射体920第N次跟踪中在第一俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n ¹)和第N-1次跟踪中在第二俯仰位置处采样的俯仰卫星信号电平值v(t_n-1 ³)之间的差值。所述俯仰信号电平测量部件950将第一俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n ³)和第二俯仰测量值v(t_n ¹)-v(t_n-1 ³)进行平均，以产生俯仰误差信号

$e_{\mathrm{elevation}}=\frac{1}{2}\{(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_n^3\right))+(v\left(t_n^1\right)-v\left(t_{n-1}^3\right))\}$

反射体驱动装置980根据所产生的方位控制命令信号或俯仰控制命令信号在方位或俯仰方向上驱动反射体。由于在某方向上被驱动的反射体910精准地对准目标卫星信号的主瓣，所以所述卫星跟踪天线系统可以有效地接收卫星信号。

图13是示出根据本发明第三实施例的卫星跟踪天线系统的结构的框图。

就相第二实施例那样，通过旋转和倾斜副反射体而进行圆锥扫描跟踪卫星可以应用于根据第三实施例的卫星跟踪天线系统。当实现了圆锥扫描时，副反射体的旋转周期可以根据使副反射体旋转的旋转部件的老化、磨损等进行改变。根据第三实施例的卫星跟踪天线系统响应于副反射体的旋转周期变化补偿卫星信号采样周期。

参见图13，卫星跟踪天线系统包括反射体1310、副反射体1320、副反射体旋转部件1330、卫星信号采样部件1340、周期控制模块1350、方位位置/速度控制部件1360、俯仰位置/速度控制部件1370和反射体驱动装置1380。

反射体1310从指向卫星接收卫星信号。

所述副反射体1320在至少一个特定位置上倾斜，并将由反射体1310反射的卫星信号会聚到预定的导入波导。所述副反射体1320采用第二实施例中所述的方法来倾斜并由副反射体旋转部件1330来旋转。

在副反射体1320上可以安装预定的绝对位置测量条。该绝对位置测量条可以和副反射体1320一起旋转。

在副反射体旋转部件1330上可以安装预定的检测装置。在通过安装在副反射体1320上而得以旋转的所述绝对位置测量条每次经过时，所述检测装置可以产生预定的中断信号。

图14是示出根据第三实施例的卫星跟踪天线系统的副反射体和副反射体旋转部件的图。

参见图14，绝对位置测量条1420和1460被安装于副反射体1410和1450上，以便测量副反射体1410和1450的旋转周期。产生中断信号的检测装置1430和1470设置于副反射体旋转部件1440上，以便在绝对位置测量条1420和1460每次经过时测量副反射体1410和1450的旋转周期。

检测装置1430和1470可以安装于副反射体旋转部件1440处。可以在反射体旋转部件1440上设置磁传感器，也可以在副反射体1440的电机轴上安装绝对编码器(absolute enconder)或分解器(resolver)以代替磁传感器。

另一方面，当检测装置1430和1470安装于副反射体旋转部件1440上时，在副反射体1410和1450的每一次旋转中产生一次由检测装置1430和1470感知的信号。可在副反射体1410和1450的旋转时间上绘制出360°旋转角。因此，通过对中断信号被感知的时间进行划分，可以确定副反射体1410和1450向上、下、左和右倾斜的时刻。

参见图13，卫星信号采样部件1340根据预定的采样周期对由副反射体1320会聚的卫星信号进行采样。

周期控制模块1350测量副反射体1320的第N次旋转周期，并利用第N次旋转周期计算出副反射体1320的第N+1次旋转的卫星信号采样周期。下面参照图15和16详细描述采样周期的计算。

图15是示出在第三实施例中副反射体旋转部件的旋转速度固定的情况下产生采样周期的图。

根据第三实施例，如果卫星跟踪天线系统的副反射体旋转部件的旋转速度固定，那么在副反射体1510向上、下、左和右倾斜的时刻处对卫星信号进行采样的方法中，测得副反射体1510旋转一次的时间T，并测得偏移时间T1，该偏移时间T1是检测装置1530产生中断信号并进行第一采样的时间量，计算作为进行第二、第三和第四采样的时间量的时间T2，以将采样周期用于卫星信号的采样。

如上所述，如果副反射体的旋转速度不改变且一直固定，那么周期一旦确定，就可以实现卫星信号采样方法来执行与以固定周期接收的卫星信号相关的采样。另一方面，许多卫星信号的采样可以随意确定为两个(例如上和下)、三个(例如相差120°的三个方向)、四个等。

图16是示出第三实施例中副反射体的旋转速度变化情况下的采样周期补偿的图。

在根据第三实施例的卫星信号采样中，当反射体旋转部件由于老化和磨损而改变了副反射体的旋转速度时，如果根据副反射体倾斜的位置预定卫星信号的采样周期以进行采样，那么如图16所示，在副反射体倾斜的位置和卫星信号采样的时刻之间会产生偏差。

例如，当副反射体旋转得比之前测得的旋转周期T快或慢时，例如，副反射体旋转部件的旋转速度随电机驱动电压的改变而变化时，卫星信号被采样的时刻会先于副反射体在预定方向倾斜的时刻。由于上述所引发的误差，所以跟踪目标卫星的性能可能变差。

在图16中，当副反射体旋转得比之前测得的旋转周期T慢时，卫星信号采样部件在虚线所示位置(在此副反射体被精确倾斜)之前即对卫星信号进行采样。

为根据副反射体旋转速度的变化补偿采样周期，当副反射体的绝对位置测量条经过时，检测装置产生并传输中断信号至周期控制模块。周期控制模块测量副反射体的旋转周期，该旋转周期是实时变化的。根据副反射体旋转周期产生卫星信号采样周期，在副反射体响应于改变的副反射体旋转周期倾斜的精确时刻执行卫星信号采样，控制反射体总是对准卫星信号的主瓣。

例如，当副反射体旋转周期变化时，在和副反射体的第N次旋转的周期T(N)相关的第N+1次旋转中，周期控制模块计算时间量T₁(N+1)，其中绝对位置测量条在该时间量中经过所述检测装置，中断信号得以产生，通过利用公式T₁(N+1)＝θ_offset/360°*T(N)，卫星信号在第一特定位置处被采样。这种情况下，θ_offset是图像传感器和第一特定位置之间的角度。

并且，在副反射体的第N+1次旋转的周期T(N)中，周期控制模块计算时间量T₂(N+1)，即利用公式T₂(N+1)＝T(N)/K在诸如从2到K的特定位置处对卫星信号进行采样的周期，其中K是卫星信号的采样数。

参见图13，当副反射体1320旋转N+1次时，卫星信号采样部件1340利用计算得出的采样周期在副反射体1320倾斜的至少一个特定位置处对卫星信号进行采样。当周期控制模块1350产生采样周期时，卫星信号采样部件1340可以使用所产生的采样周期对卫星信号进行采样。

方位位置/速度控制部件1360比较在至少一个特定位置采样的卫星信号的尺寸，并产生方位控制命令信号。俯仰位置/速度控制部件1360比较在至少一个特定位置采样的卫星信号的尺寸，并产生俯仰控制命令信号。方位/俯仰控制命令信号可以按照所述与根据第二实施例的卫星跟踪天线系统相关的相同方法产生。

反射体驱动装置1380根据所产生的方位或俯仰控制命令信号在方位或俯仰方向驱动反射体1310。由于在某方向上被驱动的反射体1310精确地对准卫星信号的主瓣，所以卫星跟踪天线系统可以有效地接收卫星信号。

图17是示出根据第一实施例的卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法的流程图。

根据第一实施例的卫星跟踪天线系统在步骤1710从指向卫星接收卫星信号，并在步骤1720中通过在朝向卫星的预定方位或俯仰方向上倾斜反射体来实现跟踪操作。

在步骤1730中，卫星跟踪天线系统在反射体第N次跟踪中反射体倾斜的至少一个方位方向上采样方位卫星信号，并在步骤1732中，在反射体第N次跟踪中反射体倾斜的至少一个方位方向上采样方位卫星信号。在步骤1733中，利用反射体第N次跟踪中分别在第一和第二方位位置处采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值，计算第一方位测量值。在步骤1734中，利用分别为反射体第N次跟踪中在第一方位处和第N-1次跟踪中在第二方位位置处采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值，计算第二方位测量值。

在步骤1735中，卫星跟踪天线系统通过平均步骤1733中计算得出的第一方位测量值和步骤1734中计算得出的第二方位测量值产生方位误差信号。

并且，在步骤1741中，卫星跟踪天线系统在反射体第N次跟踪中反射体倾斜的至少一个俯仰方向上采样俯仰卫星信号，在步骤1742中，在反射体第N次跟踪时反射体倾斜的至少一个俯仰方向上采样俯仰卫星信号。在步骤1743中，利用反射体第N次跟踪中分别在第一和第二俯仰位置处采样到的俯仰卫星信号电平值之间的差值，计算第一俯仰测量值。在步骤1744中，利用分别为反射体第N次跟踪中在第一俯仰位置处和第N-1次跟踪中在第二俯仰位置处采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值，计算第二俯仰测量值。

在步骤1745中，卫星跟踪天线系统通过平均步骤1743中计算得出的第一俯仰测量值和步骤1744中计算得出的第二俯仰测量值，产生俯仰误差信号。

在步骤1750中，卫星跟踪天线系统根据步骤1735中产生的方位误差信号产生方位控制命令信号，根据步骤1745中产生的俯仰误差信号产生俯仰控制命令信号。在步骤1760中，根据所产生的方位或俯仰控制命令信号在方位或俯仰方向上驱动反射体。因此，卫星跟踪天线系统可以精准地对准卫星信号的主瓣。

并且，通过使用图17中所示的卫星跟踪方法，卫星跟踪天线系统可以在至少一个方向上倾斜副反射体，而非跟踪反射体，并跟踪卫星。

图18是示出根据第三实施例的卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法的流程图。

根据第三实施例中的卫星跟踪天线系统在1810步骤从指向卫星接收卫星信号。在步骤1820中，将卫星跟踪天线系统的副反射体旋转并向至少一个特定位置倾斜。

在步骤1830中，当副反射体旋转和倾斜时，卫星跟踪天线系统测量副反射体的第N次旋转周期。在步骤1840中，利用第N次旋转周期计算出副反射体第N+1次旋转的卫星信号采样周期。

在步骤1840中，第N+1次旋转，卫星跟踪天线系统计算采样周期T₁(N+1)，即绝对位置测量条经过预定检测装置的时间量，由检测装置产生中断信号，并且反射体位置/速度控制部件利用公式T₁(N+1)＝θ_offfset/360°*T(N)在副反射体倾斜的第一特定位置处采样卫星信号。θ_offset是检测装置和第一特定位置之间的角度的信息，T(N)是副反射体的第N次旋转周期。可以利用公式T₂(N+1)＝T(N)/K计算出采样周期T₂(N+1)，T₂(N+1)是在第一特定位置处对卫星信号进行采样之后，分别在第2到第K位置处对卫星信号进行采样的时间量。其中K是卫星信号的采样数信息。

在步骤1850中，利用在步骤1840中计算得出的采样周期，卫星跟踪天线系统在副反射体第N+1次旋转中副反射体倾斜的至少一个特定位置处采样卫星信号。

步骤1850中，卫星跟踪天线系统比较采样到的卫星信号的尺寸，并在步骤1860中产生方位控制命令信号或俯仰控制命令信号。在步骤1870中，根据所产生的方位或俯仰控制命令信号在预定的方位或俯仰方向上驱动反射体。由于反射体按照如上所述在某方向上被驱动，以便精确对准卫星信号的主瓣，所以卫星跟踪天线系统可以更有效地接收卫星信号。

所述本发明的实施例包括包含程序计算机可读介质以便执行由计算机执行的各种操作。计算机可读介质可以包含程序指令、数据文件、数据结构等或它们的相互组合。程序指令和介质可以为本发明的目的而专门设计和构建，也可以是对于计算机软件领域的技术人员来说所公知和公用的。计算机可读介质的例子包括磁介质(例如硬盘、软盘和磁盘)、光介质(例如CD-ROMs或DVD)、磁-光介质(例如可光读软盘)、硬件设备(例如ROMs、RAMs或闪存等)，这些都可以专门配置为储存和执行程序指令。介质也可以是传输介质，例如光或金属线、波导等，包括发送指定程序指令、数据结构等的信号的载波。程序指令的例子包括机器代码(例如由编译器产生的)和包含可由计算机利用翻译器执行的高级语言代码的文件。

尽管已经详细示出和描述了本发明的一些示范性实施例，但是本领域技术人员能够理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的原理和精神的条件下，可以从形式上和细节上对这些实施例作出改变。

工业实用性

根据本发明的卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，可以控制卫星跟踪天线系统的反射体在至少一个特定方向倾斜的跟踪操作。对沿反射体第N-1次跟踪中的特定方向、在反射体倾斜的位置处采样的卫星信号电平值和沿反射体第N次跟踪中的特定方向、在反射体倾斜的位置处采样的卫星信号电平值进行平均，从而生产方位或俯仰误差信号。反射体的指向方向根据所述误差信号移动，以使反射体一直对准卫星信号的主瓣，从而实现步进跟踪。因此，卫星可以不受安装有卫星跟踪天线系统的运动物体的快速运动的影响而被精确跟踪。

同样地，根据卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，可以控制卫星跟踪天线系统的副反射体在至少一个特定方向倾斜的跟踪操作。对沿副反射体第N-1次跟踪中特定方向、在副反射体倾斜的位置处采样的卫星信号电平值和沿第N次跟踪中特定方向、在副反射体倾斜的位置处采样的卫星信号电平值进行平均，从而生产方位或俯仰误差信号。反射体的指向方向根据所述误差信号而移动，以使反射体一直对准卫星信号的主瓣，从而实现圆锥扫描。因此，卫星可以通过倾斜副反射体在不受安装有卫星跟踪天线系统的运动物体的快速运动影响的情况下被精确跟踪。

同样地，根据卫星跟踪天线系统和卫星跟踪方法，在副反射体上设置绝对位置测量条，在副反射体旋转部件上设置检测装置。当绝对位置测量条经过检测装置时，产生中断信号以便实时测量副反射体的旋转周期。作为卫星信号采样的时间信息的采样周期是经常更新，并利用测得的副反射体旋转周期进行实时补偿。因此，如果副反射体的旋转周期改变，则卫星信号在保持固定的副反射体倾斜的位置处采样，因此获得精准跟踪卫星的效果。

尽管以上参照优选实施例详细地显示和说明了本发明，但是本领域技术人员应理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的思想和精神的情况下，可从形式上和细节上对本发明作出修改。优选实施例应被认为是描述性的而非限制性的。因此，本发明的范围不限于对发明的详细描述，而是由所附权利要求限定，容纳于该范围之内的各种差异都应包括在本发明中。

Claims (14)

1.一种卫星跟踪天线系统，包括：

对准预定卫星的反射体，其沿预定的方位方向或俯仰方向朝该卫星倾斜并从该卫星接收卫星信号；

副反射体，其倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉；

方位信号电平测量部件，其计算第一方位测量值和第二方位测量值，并对计算出的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均来产生方位误差信号，该第一方位测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位信号电平值之间的差值，该第二方位测量值是分别在第N-1次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位信号电平值之间的差值；

方位位置/速度控制部件，其利用该方位误差信号产生与该卫星指向方向相关的方位控制命令信号；和

反射体驱动装置，其根据该方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体。

2.如权利要求1所述的卫星跟踪天线系统，进一步包括：

俯仰信号电平测量部件，其计算第一俯仰测量值和第二俯仰测量值，并对计算出的第一俯仰测量值和第二俯仰测量值进行平均来产生俯仰误差信号，该第一俯仰测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰信号电平值之间的差值，该第二俯仰测量值是分别在第N-1次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰信号电平值之间的差值；和

俯仰位置/速度控制部件，其利用该俯仰误差信号产生与该卫星指向方向相关的俯仰控制命令信号，并且

所述反射体驱动装置根据该俯仰控制命令信号沿俯仰方向驱动该反射体。

3.一种卫星跟踪天线系统，包括：

反射体，其对准预定卫星并从该卫星接收卫星信号；

副反射体，其沿预定方位角或俯仰角倾斜，该副反射体倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉，该副反射体接收由该反射体反射的卫星信号以便会聚到预定的导入波导；

方位信号电平测量部件，其计算第一方位测量值和第二方位测量值，并对计算出的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均来产生方位误差信号，该第一方位测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位信号电平值之间的差值，该第二方位测量值是分别在第N-1次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位信号电平值之间的差值；

俯仰信号电平测量部件，其计算第一俯仰测量值和第二俯仰测量值，并对计算出的第一俯仰测量值和第二俯仰测量值进行平均来产生俯仰误差信号，该第一俯仰测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰信号电平值之间的差值，该第二俯仰测量值是分别在第N-1次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰信号电平值之间的差值；

方位位置/速度控制部件，其利用该方位误差信号产生与该卫星指向方向相关的方位控制命令信号；

俯仰位置/速度控制部件，其利用该俯仰误差信号产生与该卫星指向方向相关的俯仰控制命令信号；和

反射体驱动装置，其根据该方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体，或根据该俯仰控制命令信号沿俯仰方向驱动该反射体。

4.如权利要求3所述的卫星跟踪天线系统，进一步包括用于使所述副反射体旋转的副反射体旋转部件，其中所述副反射体被旋转、沿所述方位方向和所述俯仰方向中的一个方向倾斜并进行跟踪。

5.如权利要求1或4所述的卫星跟踪天线系统，其中所述卫星跟踪天线系统安装在移动的运动物体上。

6.一种卫星跟踪天线系统，包括：

用于从预定卫星接收卫星信号的反射体；

副反射体，其在至少一个特定位置倾斜，该副反射体倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉，该副反射体将由该反射体反射的卫星信号会聚到预定的导入波导；

用于使该副反射体旋转的副反射体旋转部件；

卫星信号采样部件，其根据预定的采样周期对由该副反射体会聚的卫星信号进行采样；和

周期控制模块，其用于测量该副反射体的第N次旋转周期，并利用该第N次旋转周期计算该副反射体的第N+1次旋转的卫星的采样周期，

其中，该卫星信号采样部件在该副反射体的第N+1次旋转中，利用由该周期控制模块计算出的采样周期，在该副反射体倾斜的至少一个特定位置对卫星信号进行采样。

7.如权利要求6所述的卫星跟踪天线系统，进一步包括：

方位位置/速度控制部件，其对在至少一个特定位置采样得到的卫星信号的尺寸进行比较，并产生方位控制命令信号；

俯仰位置/速度控制部件，其对在所述至少一个特定位置采样得到的卫星信号的尺寸进行比较，并产生俯仰控制命令信号；和

反射体驱动装置，其根据所产生的方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体，或根据所产生的俯仰控制命令信号沿俯仰方向驱动该反射体。

8.如权利要求6所述的卫星跟踪天线系统，其中所述副反射体包括预定的绝对位置测量条，所述副反射体旋转部件包括预定的检测装置，该绝对位置测量条按照该副反射体的旋转经过该检测装置，并且该检测装置在该绝对位置测量条经过时产生预定的中断信号。

9.如权利要求8所述的卫星跟踪天线系统，其中该周期控制模块：

利用公式T₁(N+1)＝θ_offset/360×T(N)计算采样周期T₁(N+1)，其中该采样周期T₁(N+1)是在所述副反射体的第N+1次旋转中，在所述绝对位置测量条经过所述检测装置且所述检测装置产生中断信号之后，反射体位置/速度控制部件在所述副反射体倾斜的第一特定位置对卫星信号进行采样的预定时间量，其中θ_offset是所述检测装置和该第一特定位置之间的角度信息，T(N)是所述副反射体的第N次旋转周期；并且

利用公式T₂(N+1)＝T(N)/k计算采样周期T₂(N+1)，该采样周期T₂(N+1)是在该第一特定位置对卫星信号进行采样之后，分别在从第2特定位置到第k特定位置对卫星信号进行采样的预定时间量，其中k是对卫星信号进行采样的次数。

10.一种卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法，包括以下操作：

从对准的卫星接收卫星信号；

使该卫星跟踪天线系统的反射体沿预定的方位方向和俯仰方向中的一个方向朝该卫星倾斜；

将该卫星的副反射体倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉；

计算第一方位测量值，该第一方位测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；

计算第二方位测量值，该第二方位测量值是分别在第N次跟踪的计算得到的第一方位位置和在第N-1次跟踪的第二方位采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；

通过对计算得到的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均来产生方位误差信号；

利用该方位误差信号产生与该卫星的指向方向相关的方位控制命令信号；

根据该方位控制命令信号沿方位方向驱动该反射体。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括操作：

计算第一俯仰测量值，该第一俯仰测量值是分别在该反射体的第N次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值；

计算第二俯仰测量值，该第二俯仰测量值是分别在第N次跟踪的计算得到的第一俯仰位置和在第N-1次跟踪的第二俯仰采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值；

通过对计算得到的第一俯仰测量值和第二俯仰测量值进行平均来产生俯仰误差信号；

利用该俯仰误差信号产生与该卫星的指向方向相关的俯仰控制命令信号；

根据该俯仰控制命令信号沿俯仰方向驱动该反射体。

12.一种卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法，包括以下操作：

从对准的卫星接收卫星信号；

使该卫星跟踪天线系统的副反射体沿预定的方位方向和俯仰方向中的一个方向朝该卫星倾斜，将该卫星的副反射体倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉；

计算第一方位测量值，该第一方位测量值是分别在该副反射体的第N次跟踪的第一方位位置和第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；

计算第二方位测量值，该第二方位测量值是分别在第N次跟踪的计算得到的第一方位位置和在第N-1次跟踪的第二方位位置采样得到的方位卫星信号电平值之间的差值；

计算第一俯仰测量值，该第一俯仰测量值是分别在该副反射体的第N次跟踪的第一俯仰位置和第二俯仰位置采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值；

计算第二俯仰测量值，该第二俯仰测量值是分别在第N次跟踪的计算得到的第一俯仰位置和在第N-1次跟踪的第二俯仰位置采样得到的俯仰卫星信号电平值之间的差值；

通过对计算得到的第一方位测量值和第二方位测量值进行平均来产生方位误差信号，并通过对该第一俯仰测量值和该第二俯仰测量值进行平均来产生俯仰误差信号；

利用该方位误差信号产生与该卫星的指向方向相关的方位控制命令信号，并利用该俯仰误差信号产生与该卫星的指向方向相关的俯仰控制命令信号；和

根据该方位控制命令信号和该俯仰控制命令信号中的一个信号，沿方位方向或者俯仰方向驱动该反射体。

13.一种卫星跟踪天线系统的卫星跟踪方法，包括以下操作：

从对准的卫星接收卫星信号；

使该卫星跟踪天线系统的副反射体旋转并向至少一个特定位置倾斜，将所述副反射体倾斜至与所述反射体的轴成预定斜度或者倾斜至使所述副反射体的轴和所述反射体的轴彼此交叉；

测量该副反射体的第N次旋转周期；

利用该第N次旋转周期计算该副反射体的第N+1次旋转的卫星信号采样周期；

在该副反射体的第N+1次旋转中，利用所计算的采样周期，在该副反射体倾斜的至少一个特定位置对卫星信号进行采样；

对在至少一个特定位置采样得到的卫星信号的尺寸进行比较，并产生方位控制命令信号和俯仰控制命令信号中的一个信号；且

根据所产生的方位控制命令信号和俯仰控制命令信号中的一个信号，沿预定方位和预定俯仰中的一个驱动该副反射体。

14.如权利要求13所述的方法，其中利用第N次旋转周期计算该副反射体的第N+1次旋转中的卫星信号采样周期的操作包括：

利用公式T₁(N+1)＝θ_offset/360×T(N)计算采样周期T₁(N+1)，其中该采样周期T₁(N+1)是在所述副反射体的第N+1次旋转中，在用于测量旋转周期的绝对位置测量条经过检测装置且所述检测装置产生中断信号之后，反射体位置/速度控制部件在所述副反射体倾斜的第一特定位置对卫星信号进行采样的预定时间量，其中θ_offset是所述检测装置和该第一特定位置之间的角度信息，T(N)是所述副反射体的第N次旋转周期；并且

利用公式T₂(N+1)＝T(N)/k计算采样周期T₂(N+1)，该采样周期T₂(N+1)是在该第一特定位置对卫星信号进行采样之后，分别在从第2特定位置到第k特定位置对卫星信号进行采样的预定时间量，其中k是对卫星信号进行采样的次数。

Images