波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線座在傾斜狀態(tài)下波束指向目標(biāo)的控制方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在天線通信系統(tǒng)中，天線波束是否可以快速精確的指向目標(biāo)是一個(gè)非常重要的問 題。天線波束指向的控制原理是通過信標(biāo)接收機(jī)捕獲目標(biāo)的信標(biāo)信號(hào)，然后讀取與信標(biāo)信 號(hào)強(qiáng)度成正比的直流電壓，根據(jù)此直流電壓值驅(qū)動(dòng)天線伺服控制系統(tǒng)，完成天線波束指向 的控制。
[0003] 采用天線通信大多是在平地上進(jìn)行的，現(xiàn)有的天線波束指向控制技術(shù)也是基于平 地上的天線控制，而結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，我們很容易會(huì)發(fā)現(xiàn)這里會(huì)存在一個(gè)問題：在需要緊急通 信的情況下，若地勢(shì)不平坦，還是按照平地上的波束指向控制方法進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，很難快速 跟蹤到目標(biāo)信號(hào)，甚至跟蹤不到目標(biāo)信號(hào)或者出現(xiàn)誤跟蹤等情況。為了解決以上問題，需要 在天線平地波束指向的控制方法中引入判斷天線姿態(tài)的思想。通過判斷天線的姿態(tài)，引入 天線在向左傾斜狀態(tài)下波束指向的控制方法和向右傾斜狀態(tài)下波束指向的控制方法，從而 達(dá)到快速有效控制的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有的天線座波束指向控制方法的不足，提出了一種 可以判斷天線姿態(tài)，從而分別調(diào)用不同傾斜狀態(tài)下的波束指向控制方法，對(duì)場(chǎng)地要求大大 降低、方便天線系統(tǒng)的搭建和移動(dòng)，提高了搜索效率，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的目標(biāo)跟蹤。
[0005] 技術(shù)方案：現(xiàn)有的波束指向控制方法是基于平地狀態(tài)下的控制方法，而這種方法 在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到問題，在地勢(shì)不平坦情況下很難快速跟蹤到目標(biāo)甚至跟蹤不到或出現(xiàn) 誤跟蹤的情況。為了解決這一問題，本發(fā)明在平地波束指向的控制機(jī)制基礎(chǔ)上引入判斷天 線姿態(tài)的思想，通過判斷天線姿態(tài)，分情況進(jìn)行波束指向的控制。若天線座在水平狀態(tài)下， 采用現(xiàn)有的螺旋式跟蹤方法；若天線座在向左傾斜狀態(tài)下，采用向左傾斜狀態(tài)下的螺旋式 跟蹤方法，假如向右傾斜，采用向右傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法。這是本發(fā)明的第一個(gè)發(fā) 明點(diǎn)。傾斜狀態(tài)不會(huì)改變天線的方位和極化角，只會(huì)改變天線的俯仰角，本發(fā)明計(jì)算出了在 傾斜狀態(tài)下的俯仰角度，對(duì)天線的俯仰角度進(jìn)行了修正，簡(jiǎn)化了天線波束指向的控制，這是 本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、系統(tǒng)進(jìn)行初始化，檢測(cè)傾斜儀、信標(biāo)接收機(jī)、GPS、限位器和極化電位器的 狀態(tài)；
[0008] 步驟二、天線座控制天線走到設(shè)定好的限位位置，并以此位置作為方位、俯仰運(yùn)行 角度的參考點(diǎn)；
[0009] 步驟三、讀取GPS數(shù)據(jù)獲得天線座所在位置的經(jīng)煒度信息，從數(shù)據(jù)庫中獲取波束 指向目標(biāo)的經(jīng)煒度，讀取傾斜儀數(shù)據(jù)獲得天線座與水平面間的夾角，設(shè)置極化方式和信標(biāo) 頻率；
[0010] 步驟四、根據(jù)天線的經(jīng)煒度和波束所指向目標(biāo)的經(jīng)煒度，計(jì)算天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的理 論方位、俯仰和極化角度，轉(zhuǎn)動(dòng)天線至理論方位、俯仰和極化角度，根據(jù)讀取的傾斜儀數(shù)據(jù) 判斷天線姿態(tài)，若天線座在水平狀態(tài)下，直接進(jìn)入步驟五；否則根據(jù)以下公式確定天線當(dāng)前 位置的實(shí)際俯仰角，并根據(jù)所述實(shí)際俯仰角與理論俯仰角的差值，轉(zhuǎn)動(dòng)天線至天線當(dāng)前位 置與水平面的夾角等于理論俯仰角后進(jìn)入步驟五：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法，其特征在于，該方法包括 以下步驟： 步驟一、系統(tǒng)進(jìn)行初始化，檢測(cè)傾斜儀、信標(biāo)接收機(jī)、GPS、限位器和極化電位器的狀 態(tài)； 步驟二、天線座控制天線走到設(shè)定好的限位位置，并以此位置作為方位、俯仰運(yùn)行角度 的參考點(diǎn)； 步驟三、讀取GPS數(shù)據(jù)獲得天線座所在位置的經(jīng)煒度信息，從數(shù)據(jù)庫中獲取波束指 向目標(biāo)的經(jīng)煒度，讀取傾斜儀數(shù)據(jù)獲得天線座與水平面間的夾角，設(shè)置極化方式和信標(biāo)頻 率； 步驟四、根據(jù)天線的經(jīng)煒度和波束所指向目標(biāo)的經(jīng)煒度，計(jì)算天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的理論方 位、俯仰和極化角度，轉(zhuǎn)動(dòng)天線至理論方位、俯仰和極化角度，根據(jù)讀取的傾斜儀數(shù)據(jù)判斷 天線姿態(tài)，若天線座在水平狀態(tài)下，直接進(jìn)入步驟五；否則根據(jù)以下公式確定天線當(dāng)前位置 的實(shí)際俯仰角，并根據(jù)所述實(shí)際俯仰角與理論俯仰角的差值，轉(zhuǎn)動(dòng)天線至天線當(dāng)前位置與 水平面的夾角等于理論俯仰角后講入步驟石：
其中，Φ:為天線的實(shí)際俯仰角，α為傾斜儀感應(yīng)軸與天線軸的夾角，γ為傾斜儀讀出的 橫滾角，β為傾斜儀讀出的俯仰角； 步驟五、進(jìn)行目標(biāo)信號(hào)的搜索：天線在理論位置的左右α角度、上下β角度范圍內(nèi)勻 速轉(zhuǎn)動(dòng)，信標(biāo)接收機(jī)不斷采集目標(biāo)信號(hào)電平，直至接收機(jī)采集到的信號(hào)電平大于設(shè)定的門 限值時(shí)，說明已經(jīng)搜索到目標(biāo)，進(jìn)入步驟六； 步驟六、通過傾斜儀獲得天線姿態(tài)，若在水平姿態(tài)下，則直接進(jìn)行現(xiàn)有的螺旋式跟蹤， 否則，采用以下改進(jìn)的螺旋式跟蹤方法進(jìn)行跟蹤：判斷天線姿態(tài)，若天線座處于左傾斜狀 態(tài)，則采用左傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法，即按照左上右下的順時(shí)針順序進(jìn)行跟蹤，若處 于右傾斜狀態(tài)，則采用右傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法，即按照左下右上的逆時(shí)針順序進(jìn) 行跟蹤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法，其特征 在于，所述步驟五中α的取值范圍為：〇< α <30°，β的取值范圍為：0< β <5°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法，其 特征在于，所述步驟五中的門限值根據(jù)以下公式確定： Threshold = AGCNoise+Thred*0. 9， 其中，AGCNoise為采集的背景噪聲最大值，所述背景噪聲是天線偏離目標(biāo)時(shí)采集某個(gè) 頻段的能量值，Thred為參數(shù)設(shè)置的門限。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標(biāo)的控制方法，包括在傾斜狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)初始化、搜索和跟蹤過程。初始化過程包括系統(tǒng)自檢、參數(shù)設(shè)置。搜索過程包括天線走理論位置、修正天線俯仰角度以及天線在此位置附近搜索目標(biāo)信號(hào)。跟蹤過程采用改進(jìn)的螺旋式跟蹤方法，即在地勢(shì)不平坦或天線座被移動(dòng)的情況下也可以控制天線波束精確指向目標(biāo)的方法。現(xiàn)有技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)水平狀態(tài)下的快速瞄準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一定的局限性。本發(fā)明提出了一種可以在傾斜狀態(tài)下進(jìn)行波束精確指向的控制方法，這種方法對(duì)場(chǎng)地的要求大大降低且對(duì)目標(biāo)的搜索更加精確。
【IPC分類】H01Q3-02, H01Q21-00
【公開號(hào)】CN104538745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410753862
【發(fā)明人】樊娜, 余亞飛, 萬冰, 謝繼東
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日