[发明专利]一种移动地球站天线跟踪方法

说明书

本发明提供一种移动地球站天线跟踪方法及系统，先使平板阵列天线初始对准目标卫星，再生成扰动随机向量对平板阵列天线的波束指向进行扰动，根据扰动后的平板阵列天线接收的目标卫星信号的强度得到跟踪误差信号，然后根据跟踪误差信号调整平板阵列天线的波束指向，不断循环迭代以上操作，直到平板阵列天线接收的目标卫星信号的强度超过设定值，实现对目标卫星的跟踪；由此可见，本发明通过迭代的方法使平板阵列天线接收到的信号电压最大化，提高平板阵列天线对准目标卫星的精度，并且结构简单，操作方便，天线跟踪精度高、速度快，极大提高了天线跟踪的稳定性，降低平板天线设计的硬件要求及成本。

技术领域

本发明属于卫星通信系统天线波束跟踪技术领域，尤其涉及一种移动地球站天线跟踪方法。

背景技术

移动地球站(简称“动中通”)是指安装卫星天线的运动载体(如汽车、火车、飞机、轮船等)能够与静止卫星(即同步轨道卫星—目标卫星)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移动卫星通信系统。

移动地球站需要安装于载体的顶部才能实现与赤道上空的地球同步轨道卫星进行通信，低轮廓动中通不需要在载体顶部挖洞或开槽，对载体外观改动少，可保持载体外观的完整性；另外，安装低轮廓动中通的载体运动过程中产生的风阻小，遇到陆地上的桥梁、涵洞时可通过性好。基于于反射面天线的动中通一般采用空间馈电的结构，其高度较高、体积庞大、灵活性较差，尽管有许多方法可以降低其高度，但效果并不理想；而平板阵列天线通常采用强制馈电，不需要反射面和喇叭馈电结构，是实现动中通低轮廓的常见方法。

与传统的固定卫星通信相比，移动地球站天线安装于运动载体上，天线的波束指向会受到载体运动的干扰，动中通要实现可靠通信，其天线必须克服这种干扰，并精确对准目标卫星。但移动地球站的天线增益高，波束窄，载体运动尤其是陆地载体的运动会导致波束的指向与姿态剧烈变化，为此动中通天线对目标卫星必须具备快速、精确的跟踪能力。

实际使用过程中，影响移动地球站性能的主要因素包括动中通载体的运动姿态和系统跟踪能力，要实现运动过程中的可靠卫星通信，移动地球站的天线波束必须在方位、俯仰两个轴同时进行精密跟踪控制。

步进跟踪、圆锥扫描跟踪和单脉冲跟踪是雷达、声呐、卫星通信等领域中常用的天线跟踪方式。这三种跟踪技术虽能应用于动中通跟踪系统的设计，但在不同程度上制约了移动地球站的普及和应用，如圆锥扫描和单脉冲跟踪的实现必须引入额外的器件，必将增加系统的复杂性和成本；传统的步进跟踪具有动态滞后、跟踪精度较低、跟踪速度较慢等缺陷和不足。2012年1月21日公开的发明专利CN1469132A(课题组前期专利)中披露了一种移动地球站天线波束跟踪方法，但其跟踪方法主要针对传统的机械扫描天线，虽然也可用于平板阵列天线，但与传统跟踪方法一样，要求平板天线具有精密的移相器参数模型以及严格的阵元通道一致性，这对平板阵列天线的设计提出了很高的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种移动地球站天线跟踪方法，能够提高平板阵列天线对准目标卫星的精度以及跟踪的稳定性，并且结构简单、操作方便。

一种移动地球站天线跟踪方法，包括以下步骤：

S1：控制移动载体的平板阵列天线的波束指向初始对准目标卫星，然后获取当前波束指向；

S2：基于当前波束指向，根据蒙特卡罗方法获取扰动随机向量Δ_k，然后对平板阵列天线的波束指向按照+Δ_k与-Δ_k进行两次扰动驱动；

S3：分别检测两次扰动后的平板阵列天线接收的目标卫星信号的强度，得到电压值P(μ_k+Δ_k)及P(μ_k-Δ_k)，其中，μ_k为对平板阵列天线的波束指向进行调整前，平板阵列天线波束指向角的向量值；