[发明专利]一种两轴天线过顶方法

说明书

本发明公开了一种两轴天线过顶方法，属于天线技术领域。本发明的天线俯仰轴在0‑180度范围内能连续转动。本发明首先实时获得天线载体的姿态信息，然后根据目标卫星信息计算天线对星指向角度的理论值，并根据对星指向角度的理论值和载体运动过程中位置姿态的变化，实时计算天线的对星指向甲板角，从而判断俯仰轴是否需要过顶。采用本发明方法，天线俯仰角度范围可达0‑180度，两轴天线在星下位置过顶时，俯仰轴可直接超过90度实现过顶，不需要方位快速的转动。在降低跟踪精度指标要求情况下，本发明可满足跟踪和通信要求。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是指一种两轴天线过顶方法。

背景技术

通信天线需要根据目标卫星信息和载体运动过程中位置姿态变化，实时计算天线的对星指向角，并控制天线快速对准来卫星实施跟踪，保证通信信号的传输。

传统小口径两轴天线跟踪方法在高纬度地区，俯仰仰角较低时，随着载体运动，方位转动范围、速度和加速度较小，能很好的满足跟踪和通信要求，但过顶跟踪时无法满足跟踪和通信要求。目前，已有的天线过顶方法存在以下不足：

1)传统两轴天线俯仰角度范围为0-90度，两轴天线在星下位置过顶时，俯仰轴角度无法超过90度；

2)两轴天线在星下位置过顶时，俯仰轴角度接近90度，理论上单控制周期方位最大需要转动180度，需要的转动速度很大，远远超出方位最大转动速度和加速度，天线无法完成跟踪任务，即使降低跟踪精度指标要求，目前两轴天线在过顶跟踪时仍无法满足跟踪和通信要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种两轴天线过顶方法，其针对传统两轴小口径天线过顶跟踪过程中的不足，增大了俯仰转动范围，降低了两轴天线过顶时单位控制周期所需转动的范围，降低方位转动速度、加速度，有效提高了两轴天线的过顶跟踪能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种两轴天线过顶方法，所述两轴天线的俯仰轴转动范围为0-180度，包括以下步骤：

1)实时获得天线载体的姿态信息，包括载体的经纬度、航向、横滚以及俯仰信息；

2)根据目标卫星信息计算天线对星指向角度的理论值，包括方位理论角A和俯仰理论角E；

3)根据对星指向角度的理论值和载体运动过程中位置姿态的变化，实时计算天线的对星指向甲板角，包括对星指向方位甲板角A_j和对星指向俯仰甲板角E_j；

4)判断俯仰轴是否需要过顶，具体方式为：

计算对星指向方位甲板角和当前方位甲板角的差值ΔA，在ΔA大于90度时，则通过驱动器控制天线俯仰轴过顶转动到180-E_j度，并通过驱动器控制天线方位轴反向转动180-ΔA度；在ΔA小于90度时，则通过驱动器控制天线俯仰轴过顶转动到E_j度，并通过驱动器控制天线方位轴转动到A_j度。

进一步的，方位理论角A的计算方式为：

俯仰理论角E的计算方式为：

式中，λ为卫星精度，λ_e为天线精度，φ为天线纬度，R为地球半径，R_e为地球半径与卫星高度之和。

进一步的，对星指向方位甲板角A_j的计算方式为：

对星指向俯仰甲板角E_j的计算方式为：