[发明专利]一种对星控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种对星控制系统及方法，系统包括微控制器、驱动器、电机、陀螺仪和惯导；微控制器对惯导和陀螺仪获取的数据进行处理，得到载体的姿态信息，并将姿态信息进行坐标转换，将载体的三轴扰动转换为包括方位和俯仰的两轴跟踪参数，并基于两轴跟踪参数控制驱动器驱动电机动作；电机包括方位电机和俯仰电机，用于分别调整天线的方位角和俯仰角。本发明通过坐标转换，将载体运动过程中产生的三轴扰动数据进行处理，得到基于方位和俯仰的两轴变化数据，在对现有控制系统较小改动的情况下，基于两轴架构实现三轴扰动的跟踪，提高跟踪精度，克服现有技术因仅忽略横滚造成跟踪误差的问题。

技术领域

本发明涉及天线跟踪技术领域，尤其是一种对星控制系统及方法。

背景技术

现有动中通设备中一般通过捷联惯导以及陀螺仪计算得到天线载体的姿态角，再由天线控制单元控制俯仰电机和方位电机来旋转相应的角度达到天线跟踪的目的。

两轴跟踪系统只有方位和俯仰，而实际载体的扰动是方位、俯仰和横滚三个方向的扰动，跟踪精度低。

发明内容

本发明提供了一种对星控制系统及方法，用于解决现有天线跟踪精度低的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了基于波束扫描平面天线的对星控制系统，包括波束扫描平面天线，所述系统还包括微控制器、驱动器、电机、陀螺仪和惯导；所述微控制器对惯导和陀螺仪获取的数据进行处理，得到载体的姿态信息，并将所述姿态信息进行坐标转换，将载体的三轴扰动转换为包括方位和俯仰的两轴跟踪参数，并基于所述两轴跟踪参数控制驱动器驱动电机动作；所述电机包括方位电机和俯仰电机，用于分别调整天线的方位角和俯仰角。

进一步地，所述两轴跟踪参数为微控制器坐标转换的计算值与系数K的乘积，所述系数K满足：

上式中，S为当前方位速度，由陀螺仪获得；ΔANG为位置误差，为位置指令输入与位置跟踪输出值的差。

进一步地，所述驱动器包括速度控制器和电流控制器，分别用于获取当前电机的运行速度和电流，并结合微控制器发送的所述跟踪数据进行速度和电流的反馈控制。

进一步地，所述陀螺仪与驱动器连接，陀螺仪将获取的载体三个轴向的转动速度发送至驱动器，所述驱动器控制电机反向旋转，响应载体的速度扰动。

进一步地，所述微控制器包括稳定PID控制单元，所述稳定PID控制单元基于陀螺仪提供的载体运动速度，计算电机的跟踪速度，并将所述跟踪速度发送给驱动器。

进一步地，所述控制系统还包括电平采集器，所述微控制器包括步进跟踪控制器；所述电平采集器用于接收卫星的电平信号，所述步进跟踪控制器控制波束角通过固定角度确定半径，所述前次跟踪得到的电平信号最大值处为圆心，进行波速扫描跟踪。

本发明第二方面提供了基于波束扫描平面天线的对星控制方法，所述方法包括以下步骤：

对惯导和陀螺仪获取的数据进行处理，得到载体的位置信息，所述位置信息包括姿态信息和经纬度信息；

将所述姿态信息进行坐标转换，结合载体位置信息和目标卫星位置信息，将载体的三轴扰动转换为包括方位和俯仰的两轴跟踪参数；基于所述两轴跟踪参数控制驱动器驱动电机动作，所述电机包括方位电机和俯仰电机，分别调整天线的方位角和俯仰角。

进一步地，所述方法还包括：

获取载体三个轴向的转动速度发送至驱动器，所述驱动器控制电机反向旋转，响应载体的速度扰动。

进一步地，所述方法还包括：

获取载体运动速度，基于所述载体运动速度，计算电机的跟踪速度，并将所述跟踪速度发送给驱动器，驱动电机转动。