[发明专利]天线波束姿态控制方法和系统

权利要求书

1.一种天线波束姿态控制方法，其特征在于，包括：

控制天线在预设范围内对卫星进行扫描并获取天线波束矢量；

采集所述天线在扫描过程中的天线姿态参数；

对所述天线波束矢量、天线姿态参数进行姿态融合滤波处理以获取天线的姿态角；

对所述姿态角进行坐标转换以获取天线的目标运行信息；

根据所述目标运行信息控制伺服传动系统对所述卫星进行跟踪，再根据天线追踪卫星的天线波束矢量获取所述姿态角以形成闭环；

其中所述天线波束矢量是根据天线扫描过程的方位偏差角和俯仰偏差角、以及检测天线接收卫星发射的射频信号的电平值获取的；所述天线波束矢量为三维值，用天线波束矩阵表示：

式中，RSSI为天线波束矩阵；rssi为实时检测天线接收卫星发射的射频信号的电平值，Az为方位偏差角，El为俯仰偏差角。

2.根据权利要求1所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，所述获取天线波束矢量包括：

获取所述天线扫描过程的方位偏差角和俯仰偏差角；

检测所述天线接收所述卫星发射的射频信号的电平值；

根据所述方位偏差角、俯仰偏差角以及所述电平值获取所述天线波束矢量。

3.根据权利要求2所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，所述获取所述天线扫描过程的方位偏差角和俯仰偏差角，包括：

根据所述天线扫描的运动方程获取所述方位偏差角和俯仰偏差角；其中，所述天线扫描的运动方程表示为：

az＝az₀+A_azsin(ωt)

el＝el₀+A_elcos(ωt)

式中，az为天线方位角，el为天线俯仰角，az₀为天线初始方位角；el₀为天线初始俯仰角度；ω为运动周期控制参量；A_az为天线方位角的振幅，A_el为天线俯仰角的振幅；

所述方位偏差角Az和俯仰偏差角El表示为：

4.根据权利要求3所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，根据所述方位偏差角、俯仰偏差角以及所述电平值获取所述天线波束矢量，包括：

根据所述天线波束矩阵获取天线波束矢量在X、Y、Z三轴的分量值：

式中，rssi_x、rssi_y、rssi_z分别为天线波束矢量在X、Y、Z三轴的分量值。

5.根据权利要求1所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，所述天线姿态参数包括角速度、加速度和磁场强度；

所述对所述天线波束矢量、天线姿态参数进行姿态融合滤波处理以获取天线的姿态角，包括：

根据所述加速度的三轴分量、磁场强度的三轴分量和天线波束矢量的三轴分量形成观察矩阵；

基于四元数对所述观察矩阵、角速度进行姿态融合滤波处理，以解算出所述天线的姿态角。

6.根据权利要求5所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，所述融合滤波处理采用互补姿态滤波、梯度姿态滤波或拓展卡尔曼滤波。

7.根据权利要求1所述的天线波束姿态控制方法，其特征在于，所述姿态角用欧拉角表示；

所述对所述姿态角进行坐标转换以获取所述天线的目标运行信息，包括：

获取天线的经纬度信息和目标卫星的经纬度信息；

根据所述天线的经纬度信息和目标卫星的经纬度信息计算地理坐标系下的方位角、俯仰角；

将所述地理坐标系转换为载体坐标系，根据所述欧拉角和地理坐标系下的方位角、俯仰角获取所述载体坐标系中的方位角、俯仰角。