[发明专利]动中通天线初始安装角测量方法

说明书

本发明公开的一种动中通天线初始安装角测量方法，能够准确计算出动中通天线坐标系相对于载体坐标系的初始安装角度。本发明通过下述技术方案实现：惯性测量器件与安装在载体的动中通天线在同一坐标系下，惯性姿态测量器件所定义的航向边与动中通天线波束指向的方位零点方向重合，此过程可以通过制作一个工装夹具来完成；记录安装在载体表面的外加惯性姿态测量器件和载体内部高精度惯导输出的姿态数据，并以记录的六个角度数据分别建立两个方向余弦矩阵，求取两个姿态方向余弦矩阵之间的转换矩阵，并通过转换矩阵求得动中通天线坐标系相对于载体坐标系的初始安装俯仰角、横滚角和航向角，完成天线初始安装角度的测量。

技术领域

本发明属于卫星通信技术应用领域，具体涉及一种动中通天线初始安装角测量方法。可广泛用于车载、舰载、机载动中通天线。

背景技术

在传统的卫星通信系统中，如卫星电视转播车等，卫星通信设备安装在载体上，在载体移动过程中，通信设备并不工作，到达目的地后，控制天线装置对准卫星，然后系统开始通信工作，通常将这种系统称之为静中通卫星通信系统，即载体必须处于静止状态，卫星通信系统才能进行正常的卫星通信工作。动中通卫星通信系统弥补了静中通卫星通信系统在载体移动过程不能进行卫星通信的缺点，是一种在载体在移动行进过程中仍能保持正常通信的业务形式。动中通是由卫星自动跟踪系统和卫星通信系统两部分组成，其中卫星自动跟踪系统是用以保证卫星天线在载体运动时准确指向目标卫星。对于传统机械扫描天线，其主要设备有:(1)天线座，采用卸载和储力方式减小天线传动时的负载惯量。(2)伺服，采用位置环或速度环控制方式，使用模拟硬件提高电路响应速度，减小伺服跟踪系统的动态滞后误差。(3)数据处理，使用专用的数学解算平台，对误差信号，载体的动态信号进行处理，解算出天线的控制信号。(4)载体测量，使用捷联惯导测量组合测量出载体的变化量，使其反应在天线跟踪上。卫星自动跟踪系统的跟踪方式一般有信号极大值跟踪和程序跟踪两种：信号极大值跟踪是依靠以接收到卫星信标信号极大值方式自动对准卫星的闭环跟踪，程序跟踪是利用捷联惯导测量载体的姿态和位置变化进行的开环跟踪。这两种跟踪方式可根据实际情况同时使用或分别使用。当同时使用时，系统完成初始对星转入自动跟踪后，以信号跟踪的方式工作；与此同时，程序跟踪方式也进入工作状态，当由于遮挡或其它原因引起天线信标信号中断时，如途经隧道、桥梁等情况下，被楼宇、大树等遮挡的情况下，系统自动切换到程序跟踪方式，依据捷联惯导设备测量载体所在位置的经度、纬度、高度及载体姿态角度，然后根据天线在载体上的安装角度，通过数学平台的运算，变换为天线坐标系下的目标指向角，通过天线指向机构调整天线的方位角，俯仰角、极化角，保证载体在恢复遮挡的瞬间，迅速捕获到卫星信号，快速实现天线丢星后的重新捕获，完成重捕后，系统自动切换到信号跟踪的方式工作。

由于动中通天线的尺寸、成本等因素的限制,无法在天线坐标系安装高精度的惯导系统，同时由于安装在载体表面的天线所定义的天线坐标系和载体所定义的载体坐标系之间不重合，载体上的高精度惯导与动中通天线的安装平面之间存在安装误差，在程序跟踪方式中，要求动中通天线在载体机动的情况下实现动态对准卫星的功能，使天线与目标卫星保持正常的通信联络，这就对动中通天线与载体之间相对的初始安装角度准确测量提出了要求。

发明内容

本发明的目的是针对安装在载体表面的天线所定义的天线坐标系和载体所定义的载体坐标系之间不重合的问题，提出一种天线初始安装角度的测量方法，通过此方法能够准确计算出动中通天线坐标系相对于载体坐标系的初始安装角度，为这两个坐标系之间的转换提供准确的转换角度,保障以程序跟踪方式的动中通天线的自动跟踪。