[发明专利]一种飞行器天线波束选择控制器

说明书

一种飞行器天线波束选择控制器，安装在飞行器上，内部预置目标点相对天线坐标系角度与波束性能关系模型；在飞行器起飞前，装订通信目标点的经纬高信息、起飞点及起飞方向信息；在飞行器飞行过程中，实时接收飞行参数数据，利用上述信息计算通信目标点相对天线的角度，将该角度代入到目标点相对天线坐标系角度与波束性能关系模型中，选择一个最优波束；波束选择控制器通过IO控制天线使用选择的最优波束收发数据，实现飞行器与目标点之间的数据通信。本发明能够以一种低成本的方式实现高效率、高动态通信。

技术领域

本发明涉及一种飞行器天线波束选择控制器，属于测控通信领域。

背景技术

以往飞行器天线多采用固定波束实现与目标点的通信，不能实现天线波束的选择控制，而飞行姿态时刻在变化，其与目标点的相对位置也在实时变化，固定波束天线的通信性能将受到较大程度的影响。新一代相控阵波束控制方式则存在体积大、功耗大、成本高昂、可靠性及可维护性差等问题。因此如何以一种低成本的方式实现高效率、高动态通信成为待解决的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种飞行器天线波束选择控制器，能够以一种低成本的方式实现高效率、高动态通信，体积小、功耗小、成本低、可靠性及可维护性强。

本发明的技术解决方案是：

一种飞行器天线波束选择控制器，所述波束选择控制器安装在飞行器上，内部预置目标点相对天线坐标系角度与波束性能关系模型；

在飞行器起飞前，波束选择控制器装订天线安装角度、通信目标点的经纬高信息、起飞点及起飞方向信息；在飞行器飞行过程中，波束选择控制器实时接收飞行器在起飞惯性坐标系下的位置坐标、飞行器相对起飞惯性坐标系的姿态角及飞行时间，波束选择控制器利用上述信息计算通信目标点相对天线的角度，将该角度代入到目标点相对天线坐标系角度与波束性能关系模型中，选择一个最优波束；

波束选择控制器通过IO控制天线使用选择的最优波束收发数据，实现飞行器与目标点之间的数据通信。

天线工作全程均由波束选择控制器提供工作电源。

天线采用八个波束进行收发。

所述目标点相对天线坐标系角度与波束性能关系模型为一个查找表，表中每一个目标点相对天线坐标系角度对应了八个波束的性能。

计算通信目标点相对天线的角度的过程如下：

步骤一：根据通信目标点的经纬高信息计算通信目标点在地心坐标系下的坐标[x_E,y_E,z_E]^T；

步骤二：利用起飞点、起飞方向、起飞时间和飞行器姿态角信息，通过坐标系变换公式，计算出通信目标点在飞行器自身坐标系下的坐标[x,y,z]^T；

步骤三：计算通信目标点在天线坐标系下的坐标R_A，R_A＝[x_A,y_A,z_A]^T；

步骤四：计算通信目标点相对天线的角度。

所述步骤一的实现方式如下：

x_E＝(R_N+H)cos B cosL

y_E＝(R_N+H)cos B sinL

z_E＝(R_N(1-e)²+H)sin B

其中，L为经度，B为纬度，H为高度，R_N为卯酉圈曲率半径，e为地球扁率。