一種動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本申請(qǐng)涉及衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)中通是一種以汽車、輪船或飛機(jī)為載體的衛(wèi)星通信天線伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在載體運(yùn)動(dòng)過程中始終對(duì)準(zhǔn)地球同步軌道衛(wèi)星，保證衛(wèi)星通信鏈路連續(xù)不間斷，被廣泛應(yīng)用于公安、消防、搶險(xiǎn)、救災(zāi)等應(yīng)急通信領(lǐng)域。當(dāng)前衛(wèi)星通信需求旺盛、發(fā)展迅速，動(dòng)中通在軍用和民用領(lǐng)域都有極為廣泛的發(fā)展前景。動(dòng)中通系統(tǒng)的工作流程一般為首先將車輛靜止在平穩(wěn)無遮擋的路面，利用慣導(dǎo)信息結(jié)合衛(wèi)星參數(shù)，將天線指向衛(wèi)星，完成衛(wèi)星鏈路的初始建立，然后開啟穩(wěn)定跟蹤功能，載體便可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)中與衛(wèi)星實(shí)時(shí)通信。
[0003]目前，動(dòng)中通系統(tǒng)的對(duì)星方式主要分為靜態(tài)對(duì)星和動(dòng)態(tài)對(duì)星，對(duì)星方法如下:
[0004]靜態(tài)對(duì)星:靜態(tài)對(duì)星是動(dòng)中通最常用的一種對(duì)星方式，主要是指車體靜止不動(dòng)時(shí)，利用慣導(dǎo)信息獲得載體的三維姿態(tài)和經(jīng)瑋高信息，結(jié)合目標(biāo)衛(wèi)星的信息和天線相對(duì)于載體的姿態(tài)信息，使得天線初步指向衛(wèi)星，然后再利用信標(biāo)掃描或單脈沖跟蹤的方式精準(zhǔn)指向衛(wèi)星，該方法相對(duì)簡單，準(zhǔn)確度較高，但只適用于靜態(tài)對(duì)星。
[0005]動(dòng)態(tài)對(duì)星:現(xiàn)有技術(shù)方法以高精度慣導(dǎo)為基礎(chǔ)，成本約占動(dòng)中通設(shè)備總成本的I/3，且模塊體積較大，無法提高集成度現(xiàn)有技術(shù)方法受限于慣導(dǎo)帶寬較小的特性，在惡劣的路況環(huán)境下使用時(shí)，由于振動(dòng)頻率高、振幅大，依然無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)星。本文提出的方法是建立在陀螺空間穩(wěn)定位置環(huán)的基礎(chǔ)上，采用信標(biāo)慣性空間搜索的方法，對(duì)慣導(dǎo)的精度要求較低，成本約為高精度慣導(dǎo)的1/5，且該低精度慣導(dǎo)由于多采用MEMS傳感器，體積小，重量輕，設(shè)備的集成度較高，且較大程度上提高了控制帶寬，能夠滿足惡劣環(huán)境下使用。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)態(tài)對(duì)星方法成本較高，帶寬受限，精確性受限的問題。
[0007]其具體的技術(shù)方案如下:
[0008]—種動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法，所述方法包括:
[0009]獲取天線指向角，并將天線調(diào)整至所述天線指向角對(duì)應(yīng)的位置；
[0010]根據(jù)陀螺的空間角速率構(gòu)建空間位置環(huán)，控制天線方位以及俯仰角，以使所述空間位置環(huán)輸出為設(shè)定閾值；
[0011]獲取天線轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值，并在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值中確定出最大信標(biāo)值；
[0012]以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長轉(zhuǎn)動(dòng)所述天線，并獲取每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值的強(qiáng)弱，并選擇出信號(hào)最強(qiáng)的信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的指定位置；
[0013]將所述天線調(diào)整至所述指定位置。
[0014]可選的，在獲取天線指向角，并將天線調(diào)整至所述天線指向角對(duì)應(yīng)的位置之前，所述方法還包括:
[0015]通過低精度慣導(dǎo)模塊獲取車體三維姿態(tài)信息、車體GPS信息以及衛(wèi)星GPS信息；
[0016]根據(jù)所述車體三維姿態(tài)信息、車體GPS信息以及衛(wèi)星GPS信息，得到所述天線指向角，其中，所述天線指向角為天線的俯仰角。
[0017]可選的，根據(jù)陀螺的空間角速率構(gòu)建空間位置環(huán)，控制天線方位以及俯仰角，包括:
[0018]采集陀螺的空間角速率，并對(duì)所述空間角速率進(jìn)行卡曼兒濾波，得到濾波后的空間角速率；
[0019]對(duì)濾波的空間角速率在控制周期上積分，得到積分結(jié)果；
[0020]獲取干預(yù)量，并疊加到所述積分結(jié)果上；
[0021]將疊加了干預(yù)量的積分結(jié)果進(jìn)行比例積分微分PID控制，控制天線方位以及俯仰角，以使陀螺積分量等于O。
[0022]可選的，獲取天線轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值，并在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值中確定出最大信標(biāo)值，包括:
[0023]根據(jù)控制周期以及天線轉(zhuǎn)動(dòng)的最大速度，計(jì)算得到干預(yù)步長；
[0024]按照所述干預(yù)步長等分360度方位，逐個(gè)方位的轉(zhuǎn)動(dòng)天線，獲取各個(gè)方位對(duì)應(yīng)位置的信標(biāo)值，并在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值中確定出最大信標(biāo)值。
[0025]可選的，以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長轉(zhuǎn)動(dòng)所述天線，并獲取每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值的強(qiáng)弱，并選擇出信號(hào)最強(qiáng)的信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的指定位置，包括:
[0026]以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)天線，并確定各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度；
[0027]以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)天線，并確定各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度；
[0028]在獲取到的所有信號(hào)強(qiáng)度中選擇出最大信號(hào)強(qiáng)度，將所述最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的位置確定為所述指定位置。
[0029]—種動(dòng)態(tài)對(duì)星控制裝置，所述裝置包括:
[0030]獲取模塊，用于獲取天線指向角，并將天線調(diào)整至所述天線指向角對(duì)應(yīng)的位置；
[0031]空間位置環(huán)模塊，用于根據(jù)陀螺的空間角速率構(gòu)建空間位置環(huán)，控制天線方位以及俯仰角，以使所述空間位置環(huán)輸出為設(shè)定閾值；
[0032]采集模塊，用于獲取天線轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值，并在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值中確定出最大信標(biāo)值；
[0033]處理模塊，用于以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長轉(zhuǎn)動(dòng)所述天線，并獲取每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值的強(qiáng)弱，并選擇出信號(hào)最強(qiáng)的信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的指定位置；
[0034]調(diào)整模塊，用于將所述天線調(diào)整至所述指定位置。
[0035]可選的，所述獲取模塊，還用于通過低精度慣導(dǎo)模塊獲取車體三維姿態(tài)信息、車體GPS信息以及衛(wèi)星GPS信息;根據(jù)所述車體三維姿態(tài)信息、車體GPS信息以及衛(wèi)星GPS信息，得到所述天線指向角，其中，所述天線指向角為天線的俯仰角。
[0036]可選的，所述空間位置環(huán)模塊，具體用于采集陀螺的空間角速率，并對(duì)所述空間角速率進(jìn)行卡曼兒濾波，得到濾波后的空間角速率;對(duì)濾波的空間角速率在控制周期上積分，得到積分結(jié)果;獲取干預(yù)量，并疊加到所述積分結(jié)果上;將疊加了干預(yù)量的積分結(jié)果進(jìn)行比例積分微分PID控制，控制天線方位以及俯仰角，以使陀螺積分量等于O。
[0037]可選的，所述采集模塊，具體用于根據(jù)控制周期以及天線轉(zhuǎn)動(dòng)的最大速度，計(jì)算得到干預(yù)步長;按照所述干預(yù)步長等分360度方位，逐個(gè)方位的轉(zhuǎn)動(dòng)天線，獲取各個(gè)方位對(duì)應(yīng)位置的信標(biāo)值，并在各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信標(biāo)值中確定出最大信標(biāo)值。
[0038]可選的，所述處理模塊，具體用于以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)天線，并確定各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度；以所述最大信標(biāo)值對(duì)應(yīng)的位置為中心，按照第一比例的干預(yù)步長逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)天線，并確定各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度;在獲取到的所有信號(hào)強(qiáng)度中選擇出最大信號(hào)強(qiáng)度，將所述最大信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的位置確定為所述指定位置。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0040]1、本文方法采用了新的動(dòng)態(tài)對(duì)星控制策略，通過低精度慣導(dǎo)解算出天線的俯仰指向，以方位和俯仰陀螺為關(guān)鍵器件構(gòu)建了空間位置環(huán)，進(jìn)行了方位自由度上的閉環(huán)掃描，完成天線的初步指向，然后進(jìn)行了小范圍的精確掃描，完成衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)和跟蹤功能。
[0041]2、相比于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法，本文提出的方法建立在低精度慣導(dǎo)的基礎(chǔ)上，較以高精度慣導(dǎo)進(jìn)行數(shù)字引導(dǎo)的動(dòng)態(tài)對(duì)星方法，成本降低約4/5。
[0042]3、相比于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法，本文提出的方法以陀螺為關(guān)鍵器件，以空間位置環(huán)為核心理念，控制帶寬可以到達(dá)1000Hz以上，即使在崎嶇的山路上高速行駛時(shí)依然可以完成動(dòng)態(tài)對(duì)星。
[0043]4、相比于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)對(duì)星控制方法，本文提出的方法采用了方位360度掃描和小范圍閉環(huán)精確掃描相結(jié)合的方式，較以高精度慣導(dǎo)進(jìn)行數(shù)字引導(dǎo)來進(jìn)行的動(dòng)態(tài)對(duì)星方法精確度更高