專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜衛(wèi)星天線控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的自動(dòng)控制便攜衛(wèi)星天線的姿態(tài)調(diào)整一般根據(jù)天線工作點(diǎn)的經(jīng)緯度、地面傾斜情況、工作衛(wèi)星參數(shù)，計(jì)算天線對(duì)住衛(wèi)星工作時(shí)的方位、俯仰及極化角參數(shù)，然后根據(jù)該組參數(shù)控制天線轉(zhuǎn)到工作位置進(jìn)行尋星。這種方式只考慮了天線前后方向的縱向傾斜角度，未考慮天線左右方向的橫向傾斜角。而便攜天線在實(shí)際使用過(guò)程中，工作點(diǎn)地面不僅有縱向傾斜角，也可能有橫向傾斜角，當(dāng)天線存在橫向傾斜時(shí)，天線的極化位置會(huì)產(chǎn)生相對(duì)變化，而天線在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其實(shí)際仰角是隨方位角運(yùn)動(dòng)的大小和橫向傾斜而變化的，所產(chǎn)生的仰角誤差會(huì)導(dǎo)致天線無(wú)法正確尋星。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整中存在的未考慮天線左右方向的橫向傾斜角的問(wèn)題，為解決在各種不同實(shí)際工作場(chǎng)地天線能精確與衛(wèi)星信號(hào)匹配，提出一種操作簡(jiǎn)便、調(diào)整快捷、易于控制、高精度的衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。(二)技術(shù)方案為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天線控制器，用于計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角，并控制其它裝置工作；極化傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線極化轉(zhuǎn)動(dòng)；極化電位器，與所述極化傳動(dòng)裝置和所述天線控制器相連，用于反饋極化采樣；方位傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線方位轉(zhuǎn)動(dòng)；俯仰傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；傾角傳感器，與所述天線控制器、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置相連，用于實(shí)時(shí)測(cè)量天線的傾斜角參數(shù)，并將所述參數(shù)反饋給所述天線控制器；GPS，與所述天線控制器相連，用于提供衛(wèi)星跟蹤參數(shù)。進(jìn)一步的，所述天線控制器通過(guò)讀取所述GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)來(lái)計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角。進(jìn)一步的，所述天線控制器通過(guò)電機(jī)控制所述極化傳動(dòng)裝置、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置工作。進(jìn)一步的,所述傾角傳感器測(cè)量的傾斜參數(shù)包括橫向傾斜角參數(shù)和縱向傾斜角參數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償方法，包括以下步驟S1、天線控制器讀取GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，計(jì)算出天線的理論方位角、俯仰角和極化角；S2、所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S3、判斷天線的俯仰角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S2 ；S4、所述天線控制器控制極化傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S5、判斷天線的極化角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S4;S6、所述天線控制器控制方位傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S7、所述天線控制器讀取所述傾角傳感器中的縱向傾斜角參數(shù)，并與理論俯仰角進(jìn)行比較；S8、判斷上述縱向傾斜角參數(shù)與理論俯仰角的差值是否超出預(yù)設(shè)門(mén)限值，如果未超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則進(jìn)行下一步驟，如果超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則由所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，并返回步驟S7 ；S9、判斷所述天線是否跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)，如果跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)則繼續(xù)下一步驟，如果沒(méi)有跟蹤到則返回步驟S6 ；S10、所述天線控制器根據(jù)天線橫向傾斜角參數(shù)對(duì)天線的極化參數(shù)進(jìn)行修正，并從極化電位器取樣端進(jìn)行取樣反饋，控制天線極化；S11、判斷所述天線是否達(dá)到工作極化狀態(tài)，如果沒(méi)有達(dá)到則返回步驟S10。進(jìn)一步的，步驟SlO中所述取樣為電壓取樣。(三)有益效果1、本發(fā)明通過(guò)傾角傳感器讀出天線的縱向傾斜角及橫向傾斜角數(shù)據(jù)，通過(guò)該組參數(shù)，在天線方位運(yùn)動(dòng)中對(duì)其俯仰角實(shí)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使天線克服地形原因帶來(lái)的俯仰誤差，控制天線準(zhǔn)確尋星。2、本發(fā)明利用傾角傳感器的橫向傾斜數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)補(bǔ)償天線在實(shí)際工作方向的極化值，并通過(guò)直流電壓反饋閉環(huán)控制機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)天線極化與衛(wèi)星信號(hào)精確匹配。通過(guò)采用本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法，使天線在尋星過(guò)程中的俯仰始終保持實(shí)際工作方向，實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)匦卧蛟斐傻臉O化誤差，大大提高了天線尋星的速度及極化調(diào)整的精度，降低了由于極化誤差對(duì)衛(wèi)星通信的干擾。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明提供了一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天線控制器，用于計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角，并控制其它裝置工作；極化傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線極化轉(zhuǎn)動(dòng)；極化電位器，與所述極化傳動(dòng)裝置和所述天線控制器相連，用于反饋極化采樣；方位傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線方位轉(zhuǎn)動(dòng)；俯仰傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；傾角傳感器，與所述天線控制器、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置相連，用于實(shí)時(shí)測(cè)量天線的傾斜角參數(shù)，并將所述參數(shù)反饋給所述天線控制器；GPS,與所述天線控制器相連，用于提供衛(wèi)星跟蹤參數(shù)。進(jìn)一步的，所述天線控制器通過(guò)讀取所述GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)來(lái)計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角。進(jìn)一步的，所述天線控制器通過(guò)電機(jī)控制所述極化傳動(dòng)裝置、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置工作。進(jìn)一步的,所述傾角傳感器測(cè)量的傾斜參數(shù)包括橫向傾斜角參數(shù)和縱向傾斜角參數(shù)。圖2是本發(fā)明方法的流程圖，本發(fā)明還提供了一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償方法，包括以下步驟S1、天線控制器讀取GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，計(jì)算出天線的理論方位角、俯仰角和極化角；S2、所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S3、判斷天線的俯仰角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S2 ；S4、所述天線控制器控制極化傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S5、判斷天線的極化角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S4;S6、所述天線控制器控制方位傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)；S7、所述天線控制器讀取所述傾角傳感器中的縱向傾斜角參數(shù)，并與理論俯仰角進(jìn)行比較；S8、判斷上述縱向傾斜角參數(shù)與理論俯仰角的差值是否超出預(yù)設(shè)門(mén)限值，如果未超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則進(jìn)行下一步驟，如果超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則由所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，并返回步驟S7 ；S9、判斷所述天線是否跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)，如果跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)則繼續(xù)下一步驟，如果沒(méi)有跟蹤到則返回步驟S6 ；S10、所述天線控制器根據(jù)天線橫向傾斜角參數(shù)對(duì)天線的極化參數(shù)進(jìn)行修正，并從極化電位器取樣端進(jìn)行取樣反饋，控制天線極化；S11、判斷所述天線是否達(dá)到工作極化狀態(tài)，如果沒(méi)有達(dá)到則返回步驟S10。進(jìn)一步的，步驟SlO中所述取樣為電壓取樣。下面以具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述
便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟硎翘炀€加電，初始化開(kāi)始后，天線控制器讀出芯片中儲(chǔ)存的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，通過(guò)GPS接收機(jī)讀取地球站地理經(jīng)緯度，根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算出天線方位角、俯仰角及極化角。天線控制器控制天線極化傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線極化轉(zhuǎn)動(dòng)到工作角度，控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線反射面上抬工作仰角。天線反射面上抬過(guò)程中，傾角傳感器的縱向傾斜角實(shí)時(shí)變化，天線控制器實(shí)時(shí)從傾角傳感器讀取該參數(shù)，并換算成天線反射面的實(shí)際俯仰角，通過(guò)與上述計(jì)算俯仰角數(shù)據(jù)對(duì)比，直到天線仰角到達(dá)理論工作位置。天線控制器控制方位傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線反射面向理論工作位置運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于天線存在橫向傾斜角，天線反射面的運(yùn)動(dòng)軌跡不是水平而是傾斜的，因此傾角傳感器的縱向傾斜參數(shù)是隨著方位角的變化而變化的。天線控制器控制天線的仰角根據(jù)傾角傳感器傳來(lái)的橫向傾斜角及方位運(yùn)動(dòng)的角度，采用步進(jìn)的方式實(shí)時(shí)進(jìn)行相對(duì)調(diào)整，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取傾角傳感器縱向傾斜角參數(shù)，并與理論仰角進(jìn)行比較，當(dāng)兩者之間的差值超過(guò)系統(tǒng)預(yù)計(jì)門(mén)限值時(shí)，控制系統(tǒng)則控制天線仰角調(diào)整至門(mén)限以?xún)?nèi)，使天線仰角始終處于工作仰角范圍內(nèi)。天線方位運(yùn)動(dòng)到工作位置，天線跟蹤系統(tǒng)捕捉到工作衛(wèi)星后，天線進(jìn)入姿態(tài)細(xì)致調(diào)整階段，控制系統(tǒng)采取一套尋星控制策略控制天線方位、俯仰，使天線精確對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。天線微調(diào)完成尋星后，控制系統(tǒng)根據(jù)天線橫向傾斜數(shù)據(jù)，對(duì)天線極化參數(shù)進(jìn)行修正，并控制天線極化傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)天線極化，控制系統(tǒng)從極化電位器取樣端進(jìn)行電壓取樣反饋，從而最終控制天線極化。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 天線控制器，用于計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角，并控制其它裝置工作； 極化傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線極化轉(zhuǎn)動(dòng)； 極化電位器，與所述極化傳動(dòng)裝置和所述天線控制器相連，用于反饋極化采樣； 方位傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線方位轉(zhuǎn)動(dòng)； 俯仰傳動(dòng)裝置，與所述天線控制器相連，用于驅(qū)動(dòng)天線俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)； 傾角傳感器，與所述天線控制器、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置相連，用于實(shí)時(shí)測(cè)量天線的傾斜角參數(shù)，并將所述參數(shù)反饋給所述天線控制器； GPS,與所述天線控制器相連，用于提供衛(wèi)星跟蹤參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述天線控制器通過(guò)讀取所述GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)來(lái)計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述天線控制器通過(guò)電機(jī)控制所述極化傳動(dòng)裝置、方位傳動(dòng)裝置和俯仰傳動(dòng)裝置工作。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傾角傳感器測(cè)量的傾斜參數(shù)包括橫向傾斜角參數(shù)和縱向傾斜角參數(shù)。
5.一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟 51、天線控制器讀取GPS中的衛(wèi)星跟蹤參數(shù)，計(jì)算出天線的理論方位角、俯仰角和極化角； 52、所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)； 53、判斷天線的俯仰角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S2 ； 54、所述天線控制器控制極化傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)； 55、判斷天線的極化角是否達(dá)到理論值，如果達(dá)到理論值則繼續(xù)下一步驟，如果未達(dá)到理論值則返回步驟S4; 56、所述天線控制器控制方位傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)； 57、所述天線控制器讀取所述傾角傳感器中的縱向傾斜角參數(shù)，并與理論俯仰角進(jìn)行比較； 58、判斷上述縱向傾斜角參數(shù)與理論俯仰角的差值是否超出預(yù)設(shè)門(mén)限值，如果未超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則進(jìn)行下一步驟，如果超出所述預(yù)設(shè)門(mén)限值則由所述天線控制器控制俯仰傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，并返回步驟S7 ； 59、判斷所述天線是否跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)，如果跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)則繼續(xù)下一步驟，如果沒(méi)有跟蹤到則返回步驟S6 ； 510、所述天線控制器根據(jù)天線橫向傾斜角參數(shù)對(duì)天線的極化參數(shù)進(jìn)行修正，并從極化電位器取樣端進(jìn)行取樣反饋，控制天線極化； 511、判斷所述天線是否達(dá)到工作極化狀態(tài)，如果沒(méi)有達(dá)到則返回步驟S10。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟SlO中所述取樣為電壓取樣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜衛(wèi)星天線姿態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法，該系統(tǒng)包括天線控制器，用于計(jì)算天線的理論方位角、俯仰角和極化角，并控制其它裝置工作；極化傳動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)天線極化轉(zhuǎn)動(dòng)；極化電位器，用于反饋極化采樣；方位傳動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)天線方位轉(zhuǎn)動(dòng)；俯仰傳動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)天線俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；傾角傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量天線的傾斜角參數(shù)，并將所述參數(shù)反饋給所述天線控制器；GPS，用于提供衛(wèi)星跟蹤參數(shù)。通過(guò)采用本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法，使天線在尋星過(guò)程中的俯仰始終保持實(shí)際工作方向，實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)匦卧蛟斐傻臉O化誤差，大大提高了天線尋星的速度及極化調(diào)整的精度，降低了由于極化誤差對(duì)衛(wèi)星通信的干擾。
文檔編號(hào)G05D3/12GK103019259SQ20121052467
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者李春, 楊淳雯, 魏立廣, 喬傳豪 申請(qǐng)人:北京愛(ài)科迪信息通訊技術(shù)有限公司