[发明专利]一种移动卫星通信天线的惯导冗余跟踪方法

说明书

本发明提供了一种移动卫星通信天线的惯导冗余跟踪方法，特点是：主控惯导获取移动载体的运动姿态数据S1；根据S1算出载体在天线锅面坐标系的运动速度M1；为了使天线锅面在载体发生运动时仍然保持对准卫星方向，得出天线中的调整电机组在天线锅面坐标系中的转速M2；根据M2算出调整电机组在主控惯导坐标系下驱动天线锅面转动的目标转速M；根据M控制调整电机组工作，使得天线锅面锁定卫星方向；同时上置惯导模块获取的运动姿态数据S2，作为反馈信号组成闭环跟踪方法；当S2的累加和∑S2=0时，天线锅面对准卫星方向，天线控制器控制调整电机组停止工作。优点是该方法极大地提高了天线锁定卫星的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种移动卫星通信天线的惯导冗余跟踪方法。

背景技术

移动载体卫星通信是卫星通信的一个发展方向，随着卫星通信技术和自动控制技术的不断发展，在运动中实现与卫星实时数据交换变得越来越普遍。要使卫星天线在移动载体上正常工作，必须保证天线精准指向卫星方向。当系统工作时，由于移动载体的姿态和地理位置的变化，必然造成天线指向偏离卫星信号方向，无法保证正常通信，因此必须对天线指向进行稳定和控制。

目前在大多数天线设计方案中，采用高精度的MEMS陀螺作为测姿传感器，以其体积小、质量轻、功耗低、适于批量化生产和可靠性高等特点在汽车和消费电子领域中得到大量应用，是近期惯性技术领域重要的研究热点之一。但是随着卫星天线的跟踪性能指标要求越来越高，对惯导系统的可靠性和精度方面都提出了更高的要求。

发明内容

本发明旨在提出一种移动卫星通信天线的惯导冗余跟踪方法，本方法采用两套惯导系统的冗余跟踪装置，搭建具有高精度性能的测姿系统，实现对卫星更高效的跟踪对准，提高了平均无故障间隔时间，以解决移动卫星天线难以实时稳定精确的锁定卫星的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种移动通信天线的卫星惯导冗余跟踪方法，所述天线包括天线控制器、天线锅面和天线基座，所述方法包括：

S10、在天线基座上固定安装主控惯导模块，天线基座固定安装于移动载体上，在锅面支架上固定安装上置惯导模块；

S20、主控惯导模块获取移动载体的运动姿态数据S1，同时，上置惯导模块实时获取天线锅面的运动姿态数据S2，作为反馈信号，与主控惯导模块获取移动载体的运动姿态数据S1构成闭环惯导跟踪方法，运动姿态数据S2为移动载体的运动值与方位电机、横滚电机以及俯仰电机驱动天线锅面转动的运动值之和；

S30、天线控制器建立以主控惯导模块为基准的直角坐标系，根据步骤S20中得到的运动姿态数据S1算出所述主控惯导模块在天线锅面坐标系的方位、横滚和俯仰三个方向轴上的运动速度M1，同时设定天线中的方位电机、横滚电机以及俯仰电机在天线锅面坐标系中传递到天线锅面的转速M2；

S40、天线控制器对主控惯导模块在天线锅面坐标系的方位、横滚和俯仰三个方向轴上的运动速度M1和上置惯导模块实时获取的天线锅面的运动姿态数据S2进行数据融合处理，得到天线控制器控制方位电机、横滚电机以及俯仰电机工作的关系式M2 =－（M1 + k×∑S2），其中k为上置惯导模块反馈信号的跟踪补偿系数，∑S2为上置惯导模块实时获取的天线锅面的运动姿态数据的累加和；

S50、为了使天线锅面在移动载体发生运动时仍然保持对准卫星方向，要求在天线锅面坐标系中的运动速度M1、转速M2之间满足目标关系式：M2=－M1，天线控制器根据该目标关系式得出天线中的方位电机、横滚电机以及俯仰电机在天线锅面坐标系中传递到天线锅面的转速M2，通过转速M2计算出方位电机、横滚电机以及俯仰电机在主控惯导模块坐标系下驱动天线锅面的三个方向轴转动的目标转速M；

S60、天线控制器根据步骤S50计算出的目标转速M控制方位电机、横滚电机以及俯仰电机工作，使得天线锅面转动以对准卫星方向；