一种车载静中通卫通天线的快速跟踪技术
2020-07-14米青超马吉文王志超
米青超 马吉文 王志超
【摘 要】为了使车载静中通卫通天线能快速准确跟踪目标卫星，论文提出了一种应用倾角仪获取空间指向的快速跟踪技术。该技术已经成功应用于多种静中通卫通天线，实践表明，该技术很好地实现了车载静中通天线快速准确跟踪目标卫星的目的，保证了卫星通信的稳定连续。
【Abstract】In order to enable the vehicle satellite communication antenna in statics to fastly and accurately track the target satellite， the paper proposes a fast tracking technology that applies an inclinometer to obtain the spatial orientation. The technology has been successfully applied to a variety of satellite communication antennas in statics. Practice has shown that this technology has well achieved the goal of fast and accurate tracking of target satellite by vehicle satellite communication antenna in statics， ensuring stable and continuous satellite communication.
【关键词】车载静中通卫通天线;倾角仪;快速跟踪
【Keywords】vehicle satellite communication antenna in statics; inclinometer; fast tracking
【中图分类号】TN927+.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）05-0171-03
1 引言
随着天线行业的发展，对天线的各种指标要求也越来越高，对车载静中通天线来说，除准确捕获卫星等基本功能外，现在对跟踪时间和跟踪性能的要求也越来越高。对于精准卫星的研究也逐渐多样。但是在实际情况中，由于不可避免地存在测量误差、变形误差、传递对准误差、标校误差等误差，导致天线指向精度低、对星时间长，有时甚至无法完成对星，导致跟踪比较困难。基于上述原因，提出将倾角仪直接与天线馈源同轴安装，直接获取天线电轴角度，避免了测量误差以及标校误差等，从而提高了天线的指向精度。
2 车载静中通系统
车载静中通天线系统主要由天线和天线控制单元组成，如圖1所示。天线安装在车顶位置，天线控制单元安装在舱内机柜中，通过天线控制单元可以实现对天线的控制，操作天线完成跟踪捕获流程。
天线的通用数据包括：载体的经度、纬度、航向、倾角仪感应的电轴的角度与横倾、卫星信息、理论角等。其中，卫星信息包括：卫星经度、频率、极化方式、信噪比、场强等。天线的独有数据包括：电机速度、轴角等。
3 跟踪工作原理
3.1 跟踪流程
根据用户设置的星位和载体当前的经纬度位置计算天线对星的目标地理角度，然后再根据地理角度和载体当前的姿态信息进行坐标转换，引导天线转动到目标角度进行目标捕获，直接采用地理角度进行位置闭环，对目标进行搜索、主副瓣识别，以及最大值扫描成功后转入跟踪中。
3.2 捕获流程
根据用户设置的星位和载体当前的经纬度位置计算天线对星的目标地理角度后，再根据坐标变换引导天线转到目标位置，此时俯仰角度来自倾角仪采集的空间指向角度作为俯仰角度来源。捕获流程图如图2所示。
3.3 搜索流程
在天线捕获完成后，转入搜索过程，进行信号的粗搜索与精搜索过程。粗搜索以接收机锁定为判断标准，当接收机锁定后，转入精搜索，否则在搜索完毕后，转入指向跟踪，保持指向，等待重启跟踪。粗搜索流程如图3所示，精搜索流程图如图4所示。
3.4 对星流程
在执行搜索后，转入对星流程中。当搜索成功后，转入对星流程过程中，流程图如图5所示，但是天线可能处于遮挡区域或其他原因导致搜索失败，为了避免天线重复相同搜索过程，则转向指向跟踪，流程图如图6所示，天线进行位置保持，等待时间结束后，重启搜索流程。
4 结论
通过将倾角仪与天线馈源同轴安装，直接采集天线电轴角度，避免出现误差累计，直接采用地理角闭环搜索卫星，并且根据上述设计跟踪流程，实现了天线的快速跟踪，并大大缩短了天线的对星时间，将对星时间缩短到之前的1/2，并在实际天线的应用实践中得到验证，从而完成理论的产生到实践应用的过程。
