[实用新型]动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型属于卫星通信系统天线波束跟踪技术领域，尤其是涉及一种动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置。

背景技术

随着经济全球化和信息化的发展，人们迫切需要在旅途中及特殊情况时如抗震救灾等的任何地方、任何时间都能实时传递或接收宽带、大容量的语音、数据、图像、视频等多媒体信息，以便更快、更准确地掌握瞬息万变的时局。卫星通信是唯一能在不同环境下同时提供不同业务需求的通信系统。但由于ITU分配给卫星移动业务的带宽较低，很难满足宽带通信业务的需求。基于卫星固定业务的“动中通”通信系统为这一理想的实现提供了可能。动中通卫星通信系统是指安装卫星天线的移动载体(如汽车、火车、飞机、轮船等)能够与静止卫星(即同步轨道卫星—目标卫星)建立通信链路并能够在载体快速运动的过程中保持通信链路的畅通以实现实时通信的系统。由于静止卫星距地面的距离很远(约36000公里)，因此要实现移动载体与静止卫星间的宽带多媒体通信，就必须采用高增益的定向天线。由于这种天线的波束很窄，要保证移动载体在快速运动过程中能够与静止卫星进行正常不间断的通信，则必须使天线波束始终以一定的精度对准卫星。

实际使用过程中，影响动中通卫星通信系统性能的主要原因包括移动载体的运动姿态和系统跟踪能力，要想实现卫星通信在运动过程中始终正常通信，动中通卫星通信系统的天线波束必须在方位、俯仰和极化三个轴同时进行精密跟踪控制。固定卫星通信地面站的跟踪技术已经广为人知，如手动/程序跟踪、步进跟踪、圆锥扫描跟踪和单脉冲跟踪等，后三种跟踪算法在捕获到卫星信号后，能自动跟踪卫星，因而被统称为自动跟踪技术，这三种自动跟踪技术虽能应用于动中通跟踪系统的设计，但在不同程度上制约了系统的普及和应用，如圆锥扫描和单脉冲跟踪的实现必须引入额外的器件，必将增加系统的复杂性和成本；传统的步进跟踪具有动态滞后、跟踪精度较低、跟踪速度较慢等缺陷和不足。2004年1月21日公开的实用新型专利申请CN1469132A(专利申请号为02126611.5)中披露了一种适用于移动卫星地面站系统的基于梯度法的跟踪方法，然而其跟踪的过程是在方位和俯仰面交替进行的，操作起来不方便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其设计简单、成本低、不需改变原有跟踪系统的硬件结构且操作简便、跟踪精度高、跟踪速度快，克服了现有天线波束跟踪目标卫星时存在的操作不便、跟踪步骤繁琐、跟踪精度较低且跟踪速度较慢等不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其特征在于：包括对承载移动地面站天线所处移动载体的经纬度进行实时检测的地理位置检测单元、对所述移动载体的姿态信息进行实时检测的载体姿态检测单元、对移动地面站天线传送至通讯设备接收机的接收信号的强度进行实时检测的信号强度检测单元、分别与所述地理位置检测单元、载体姿态检测单元和信号强度检测单元相接的信号调理电路以及与所述信号调理电路相接且利用同时扰动随机逼近方法对移动地面站天线的天线波束对准目标卫星的梯度进行估计并相应对伺服驱动器进行控制的主控计算机，所述伺服驱动器对分别驱动移动地面站天线的方位轴和俯仰轴的方位电机和俯仰电机进行控制，所述主控计算机与伺服驱动器相接。

上述动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其特征是：所述地理位置检测单元为GPS定位系统。

上述动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其特征是：所述载体姿态检测单元为陀螺仪。

上述动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其特征是：所述信号调理电路为A/D转换电路。

上述动中通卫星通信系统天线波束跟踪装置，其特征是：所述信号强度检测单元对与移动地面站天线相接的高频头与通讯设备接收机之间的接收信号的强度进行实时检测。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、设计简单、接线方便、成本低、不需改变原有跟踪系统的硬件结构且使用效果好、易于推广应用

2、所用的跟踪方法设计合理，智能化程度高且操作简便，其跟踪过程具体为利用同时扰动随机逼近方法对动中通天线波束对准卫星的梯度进行估计，并结合随机扰动调整过程中天线波束的前后两次不同指向时带噪声的信号强度的测量值(即每次估计时仅用随机干扰调整过程中前后两次带噪声的信号强度的测量值进行估计)，通过主控计算机内部处理形成误差信号，驱动伺服系统使天线波束同时在方位面和俯仰面以接收信号的最陡上升方向即梯度方向对天线波束进行调整并跟踪目标卫星。