一種車載靜中通衛通天線的快速跟蹤技術

米青超 馬吉文 王志超

【摘? 要】為了使車載靜中通衛通天線能快速準確跟蹤目標衛星，論文提出了一種應用傾角儀獲取空間指向的快速跟蹤技術。該技術已經成功應用于多種靜中通衛通天線，實踐表明，該技術很好地實現了車載靜中通天線快速準確跟蹤目標衛星的目的，保證了衛星通信的穩定連續。

【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.

【關鍵詞】車載靜中通衛通天線;傾角儀;快速跟蹤

【Keywords】vehicle satellite communication antenna in statics; inclinometer; fast tracking

【中圖分類號】TN927+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0171-03

1 引言

隨著天線行業的發展，對天線的各種指標要求也越來越高，對車載靜中通天線來說，除準確捕獲衛星等基本功能外，現在對跟蹤時間和跟蹤性能的要求也越來越高。對于精準衛星的研究也逐漸多樣。但是在實際情況中，由于不可避免地存在測量誤差、變形誤差、傳遞對準誤差、標校誤差等誤差，導致天線指向精度低、對星時間長，有時甚至無法完成對星，導致跟蹤比較困難。基于上述原因，提出將傾角儀直接與天線饋源同軸安裝，直接獲取天線電軸角度，避免了測量誤差以及標校誤差等，從而提高了天線的指向精度。

2 車載靜中通系統

車載靜中通天線系統主要由天線和天線控制單元組成，如圖1所示。天線安裝在車頂位置，天線控制單元安裝在艙內機柜中，通過天線控制單元可以實現對天線的控制，操作天線完成跟蹤捕獲流程。

天線的通用數據包括：載體的經度、緯度、航向、傾角儀感應的電軸的角度與橫傾、衛星信息、理論角等。其中，衛星信息包括：衛星經度、頻率、極化方式、信噪比、場強等。天線的獨有數據包括：電機速度、軸角等。

3 跟蹤工作原理

3.1 跟蹤流程

根據用戶設置的星位和載體當前的經緯度位置計算天線對星的目標地理角度，然后再根據地理角度和載體當前的姿態信息進行坐標轉換，引導天線轉動到目標角度進行目標捕獲，直接采用地理角度進行位置閉環，對目標進行搜索、主副瓣識別，以及最大值掃描成功后轉入跟蹤中。

3.2 捕獲流程

根據用戶設置的星位和載體當前的經緯度位置計算天線對星的目標地理角度后，再根據坐標變換引導天線轉到目標位置，此時俯仰角度來自傾角儀采集的空間指向角度作為俯仰角度來源。捕獲流程圖如圖2所示。

3.3 搜索流程

在天線捕獲完成后，轉入搜索過程，進行信號的粗搜索與精搜索過程。粗搜索以接收機鎖定為判斷標準，當接收機鎖定后，轉入精搜索，否則在搜索完畢后，轉入指向跟蹤，保持指向，等待重啟跟蹤。粗搜索流程如圖3所示，精搜索流程圖如圖4所示。

3.4 對星流程

在執行搜索后，轉入對星流程中。當搜索成功后，轉入對星流程過程中，流程圖如圖5所示，但是天線可能處于遮擋區域或其他原因導致搜索失敗，為了避免天線重復相同搜索過程，則轉向指向跟蹤，流程圖如圖6所示，天線進行位置保持，等待時間結束后，重啟搜索流程。

4 結論

通過將傾角儀與天線饋源同軸安裝，直接采集天線電軸角度，避免出現誤差累計，直接采用地理角閉環搜索衛星，并且根據上述設計跟蹤流程，實現了天線的快速跟蹤，并大大縮短了天線的對星時間，將對星時間縮短到之前的1/2，并在實際天線的應用實踐中得到驗證，從而完成理論的產生到實踐應用的過程。