[发明专利]一种反射面天线估计卫星位置及精确跟踪的方法

摘要

本发明提出的一种反射面天线卫星位置估计并精确跟踪的方法，该方法区别于目前通信天线单脉冲自跟踪或程序引导跟踪方法，它是控制天线机械轴绕卫星做圆锥扫描来实现的，主要步骤为：驱动天线分别做方位、俯仰扫描，记录扫描时天线的角位置信息以及AGC电压，粗略估计出卫星概位；然后由天线控制单元驱动天线指向卫星概位，并绕概位做圆锥扫描，根据扫描过程中角编码器输出的角度信息以及AGC电压信息，采用数据相关处理及最小二乘法进一步估计出卫星位置，把估计误差送给天线驱动单元，实现天线对卫星指向的修正。如此扫描跟踪下去，可实现对卫星的精确跟踪。

主权项

1.一种反射面天线估计卫星位置及精确跟踪的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定天线粗扫范围、圆锥扫描半径、圆锥扫描周期参数；步骤2：根据天线粗扫范围，控制天线分别做方位、俯仰扫描，根据扫描数据获取卫星概位；并获取天线指向当前卫星概位时的接收信号电平值；步骤3：通过天线控制单元驱动天线偏离卫星概位，进行圆锥扫描，同时记录方位俯仰角位置信息及接收信号电平值；实现圆锥扫描的过程为：天线控制单元在自身程序引导指令的方位角和俯仰角指令中分别叠加方位偏移指令和俯仰偏移指令，其中方位偏移指令为Az(t)＝δsin(2πt/T)/cos(El(t))，俯仰偏移指令为El(t)＝δcos(2πt/T)；其中δ为步骤1确定的圆锥扫描半径，T为步骤1确定的圆锥扫描周期；步骤4：在某一圆锥扫描周期内，在ti＝iΔt时刻，Δt为采样周期，得到估计卫星位置信息的模型为Δpi＝gsecosωti+gsxsinωti+vi其中Δp_i为t_i时刻得到的接收信号电平变量，由Δp_i＝p_i‑p_m确定，p_i为t_i时刻测量得到的接收信号电平值，p_m为平均信号电平；v_i为噪声信号，g为中间变量，取μ＝4ln(2)，h为天线半功率波束宽度，p_o为天线指向当前卫星概位时的接收信号电平值，其中对于第一个圆锥扫描周期，p_o取步骤2中得到的天线指向卫星概位时的接收信号电平值，对于其余圆锥扫描周期，p_o取上一圆锥扫描周期中得到的天线指向新的卫星概位时的接收信号电平值；为待估计的卫星位置；步骤5：根据步骤4得到的模型，在一个圆锥扫描周期内，以得到的接收信号电平变量观测值Δp与其估计值的残差平方和最小为目标，对待估计的卫星位置进行最小二乘估计，得到当前圆锥扫描周期内卫星位置的最小二乘解其中n＝T/Δt，ki＝g[cosωti sinωti]；步骤6：根据步骤5得到的当前圆锥扫描周期内卫星位置的最小二乘解，驱动天线向估计得到的卫星位置偏转，得到新的卫星概位以及天线指向新的卫星概位时的接收信号电平值；然后返回步骤3，进行下一周期的圆锥扫描，直到一个周期的圆锥扫描过程中，天线接收信号电平幅值相等，表示天线几何轴指向目标，实现对目标的精确跟踪。