[发明专利]一种天线自动跟踪对星控制装置和控制方法

权利要求书

1、一种天线自动跟踪对星控制装置，包括：

一天线；电源；其特征在于，还包括：

一罗盘设备，与所述天线的俯仰转轴绑定，获得当前所述天线的方位角和俯仰角信息，并把该信息发送到一串口电路；

一GPS接收设备，实时接收当前所述天线所处地理位置的经纬度信息，并把信息发送到所述串口电路；

一中央处理器，所述串口电路与该中央处理器连接，用于接收GPS和罗盘信息、数据处理和发出控制信号；

至少一个驱动器通过至少一个数模转换电路连接到所述中央处理器，输出力矩，控制所述天线的运转。

2、根据权利要求1所述天线自动跟踪对星控制装置，其特征在于，所述罗盘设备、GPS接收设备分别与所述串口电路相连，所述串口电路同时独立接收罗盘设备和GPS接收设备的信息并以触发中断的方式把信息传输到中央处理器。

3、根据权利要求1所述天线自动跟踪对星控制装置，其特征在于，包括第一数模转换电路与所述中央处理器连接，把中央处理器输出的方位向数字调节力矩转换为模拟信号，第二数模转换电路与所述中央处理器连接，把中央处理器输出的俯仰向的数字调节力矩转换为模拟信号；第一驱动器与所述第一数模转换电路相连接，用于控制天线方位向的运转角度，第二驱动器与所述第二数模转换电路相连，用于控制天线俯仰向的运转角度。

4、根据权利要求1或3所述天线自动跟踪对星控制装置，其特征在于，所述驱动器是交流伺服电机驱动器。

5、根据权利要求4所述天线自动跟踪对星控制装置，其特征在于，还包括至少一个数据存储器，与所述中央处理器连接。

6、一种利用权利要求1所述装置的天线自动跟踪控制方法，包括如下步骤：

1)系统初始化；

2)读取GPS有效数据，计算当前天线对星时其俯仰角和方位角需指向的理论角度；

3)读取罗盘数据，计算出当前天线方位角和俯仰角与上一步骤2)理论角度的位置差；

4)根据上一步骤3)的位置差，设定当前电机的目标转速，驱动天线跟踪运转，使天线方位角和俯仰角角度与理论角度的位置差达到设定门限范围内。

7、根据权利要求6所述天线自动跟踪控制方法，所述步骤4)中，所述位置差越大，设定电机的目标转速也越大。

8、根据权利要求6所述天线自动跟踪控制方法，所述步骤4)中，电机的转速设置为随着天线的位置差角度逐渐缩小而逐渐降低，直至趋近于零。

9、根据权利要求6所述天线自动跟踪控制方法，在所述步骤2)中，天线对星俯仰角和方位角计算公式如下：

假设卫星的定点位置为：经度Ψs，纬度0；接收天线当前的地理位置为：经度Ψr，纬度θ；在不考虑平台倾角，已知地理方位、高度和卫星轨道位置的情况下，天线位置矢量为A＝{(R+h)cosθcos，(R+h)sinθcos，(R+h)sin}，卫星位置矢量为S＝{R+H，0，0}；

天线波束矢量为B＝A-S＝{(R+h)cosθcos-(R+H)，(R+h)sinθcos，(R+h)sin}；

天线方位角为：tg(anga)＝-sin/sinθcos＝-tg/sinθ；

天线俯仰角为：sin(ange)＝B*A/|B|*|A|；其中：R为地球半径；H为卫星高度；h为飞行器高度；为同步卫星星下点经度与接收天线当前经度差。

10、根据权利要求9所述天线自动跟踪控制方法，当θ、值均小于8°时，取方位角tg(anga)＝-/θ。