[发明专利]不依赖于卫星导航信息的卫星天线自主测控方法及系统

说明书

本发明公开了一种不依赖于卫星导航信息的卫星天线自主测控方法及系统。该方法首先根据加速度计测量值获取俯仰角和横滚角初始值，开始寻星，对上目标卫星之后反推计算确定初始航向角，而后进入到稳定跟踪状态；在卫星天线稳定跟踪状态下，根据加速度计和陀螺测量值进行姿态角融合估计，确定方位转盘的俯仰角和横滚角估计值；并采用跟踪获取的航向角误差对方位转盘的航向角进行修正估计；最终根据三个姿态角估计值调节方位转盘的三维姿态角度，保持卫星天线与目标卫星之间的视线瞄准，实现卫星天线自主测控。本发明方法采用简单和实用的算法即可实现无卫星导航信息辅助情况下的自主测控，在卫星导航信息使用受限以及军用情况下具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及移动卫星通信技术领域，特别是涉及一种不依赖于卫星导航信息的卫星天线自主测控方法及系统。

背景技术

随着经济全球化和信息化的发展，人们迫切需要在旅途中的任何地方、任何时间都能实时传递或接收宽带、大容量的语音、数据、图像、视频等多媒体信息，以便更快、更准确地掌握瞬息万变的时局。卫星通信是唯一能在不同环境下同时提供不同业务需求的通信系统。

由于ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)分配给卫星移动业务的带宽较低，很难满足宽带通信业务的需求。基于卫星固定业务的“动中通”通信系统为这一理想的实现提供了可能。动中通卫星通信系统是指安装卫星天线的移动载体(如汽车、火车、飞机、轮船等)能够与静止卫星(即同步轨道卫星)建立通信链路并能够在载体快速运动的过程中保持通信链路的畅通以实现实时通信的系统。简单的说，就是将固定卫星地球站放置于不停运动的载体上，在此过程中，始终保持天线与卫星之间的视线瞄准就成为测控系统需要解决的任务。

测控系统保持卫星指向需要借助于惯性器件感知载体当前的航向、俯仰、横滚三维姿态角度，通过坐标系变换得到保持指向惯性空间稳定的指令角度，驱动电机保持该指向，因此载体的三维姿态角度的实时估计成为测控系统的关键任务。当前，国内外通用的姿态估计方法是通过卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)组合导航来得到精确的姿态角估计。但是，一旦卫星导航系统受到干扰或者失去卫星导航信息信号，惯性导航系统的器件误差随着时间的推移，积分误差越来越大，就会导致姿态估计失效。在城市环境、峡谷山地、军事应用环境中，卫星导航系统的信号非常容易受到遮挡或者干扰，从而导致测控系统的姿态角出现较大估计误差，带来天线的指向偏移。

发明内容

本发明的目的是提供一种不依赖于卫星导航信息的卫星天线自主测控方法及系统，以使得卫星动中通在无卫星导航信息辅助的情况下仍然能够实现卫星天线的稳定跟踪，进而实现自主测控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种不依赖于卫星导航信息的卫星天线自主测控方法，所述卫星天线自主测控方法基于一种微机械惯性测量单元；所述微机械惯性测量单元安装于卫星天线的方位转盘上；所述微机械惯性测量单元内部包含三轴正交放置的陀螺和加速度计；所述卫星天线自主测控方法包括：

获取所述加速度计采集的加速度计测量值；

根据所述加速度计测量值确定所述方位转盘的俯仰角初始值和横滚角初始值；

根据所述俯仰角初始值和所述横滚角初始值开始寻星，对上目标卫星之后反推计算确定初始航向角；

根据所述初始航向角调整所述卫星天线对准目标卫星，进入到稳定跟踪状态；

获取所述卫星天线稳定跟踪状态下所述陀螺采集的陀螺测量值；

根据所述加速度计测量值和所述陀螺测量值进行姿态角融合估计，确定所述方位转盘的俯仰角估计值和横滚角估计值；