[发明专利]船载A-E-C三轴卫星通信天线波束指向跟踪控制方法

摘要

本发明涉及一种船载A-E-C三轴卫星通信天线波束指向跟踪控制方法，属于航天测控技术之试验通信技术领域。本发明应用船载卫星通信地球站A-E-C三轴天线坐标计算方法，推导出动态条件下船载卫星通信地球站天线座横倾角和纵倾角的计算公式，根据三轴天线的特点，提出了海上动态条件下三轴天线A、E、C各轴的控制方法。本发明的应用能够提高船载卫星通信地球站天线捕获跟踪效率和波束指向跟踪精度。

主权项

一种船载A‑E‑C三轴卫星通信天线波束指向跟踪控制方法，其特征在于它由以下三部分组成：（1）坐标系定义对于船载卫星通信地球站A‑E‑C三轴天线，定义天线坐标系原点O位于天线稳定平台三轴中心，天线指向轴OZ垂直于俯仰轴与交叉轴所在的平面，OX轴平行于俯仰轴，OY轴平行于交叉轴，OX、OY与OZ轴满足右手法则，当天线方位和交叉为0º、俯仰为90º时，天线坐标系与甲板坐标系重合；（2）数字引导跟踪坐标计算方法根据船载卫星通信地球站A‑E‑C三轴稳定天线的结构特点和船用惯性导航信号习惯取值方式，建立方位旋转矩阵、俯仰旋转矩阵和交叉旋转矩阵可表示为：，，船载三轴天线运动的数学方程：上式的等式右边，自右向左为天线各轴转动顺序，从甲板坐标系转换到天线坐标系的步骤：①方位顺时针旋转A角度，即XOY面绕Z轴旋转‑A角度；②俯仰轴向下转动（90º‑E）角度，即YOZ面绕X轴旋转 ‑（90º‑E）角度；③交叉轴向右转动C角度，即XOZ面绕Y轴旋转C角度；转换矩阵如下：其中：由甲板坐标系转换到天线坐标系的变换公式为：由天线坐标系转换到甲板坐标系的变换公式为：（3）使用船载卫星通信地球站A‑E‑C三轴天线坐标计算变换公式进行推导，可以得到：横倾角Z的表达式：纵倾角L的表达式：对于船载卫星通信地球站A‑E‑C三轴天线，在天线A轴随动船罗经航向的基础上，在天线E轴引导角度中修正‑L角度，在C轴引导角度中修正角度；在船载卫星通信地球站伺服系统中以新的实时引导角度对天线各轴位置环施加控制，即：A=A_d‑H，E=E_d‑L，C=‑Zsin（E），天线就能隔离船摇保持波束指向稳定。