[发明专利]基于FFT跟踪技术的移动卫星通信天线伺服系统

说明书

基于FFT跟踪技术的移动卫星通信天线伺服系统，包括自身稳定平台和FFT跟踪伺服模块。所述的自身稳定平台包括天线姿态信息处理单元和寻星伺服控制单元；所述的FFT跟踪伺服模块包括信标处理单元、FFT跟踪算法单元和天线跟踪伺服控制单元；所述的姿态信息处理单元采用FPGA收集惯导传感器、陀螺仪、编码器传感器的姿态信号；所述的寻星伺服控制单元依据FPGA收集的姿态信息，通过DSP控制天线跟踪伺服控制单元电机驱动器完成天线的机械寻星动作，使天线通过自身稳定平台对准卫星；所述的FFT跟踪算法单元采用FPGA读取信标数据，完成FFT算法，并返回天线跟踪伺服控制单元调整运动的相位值和幅度值。

一、技术领域

本发明属于移动卫星通信天线伺服技术领域。具体地说，本发明涉及一种基于FFT跟踪技术的天线伺服系统。

二、背景技术

随着空间技术的发展进步，移动卫星通信以其覆盖面积广、通信容量大、灵活机动等优点，已广泛应用于舰船、车辆、飞机等运动载体的通信。由于移动卫星通信的运动载体特别是飞机的动作幅度大、姿态变化快、惯导数据传输延时，仅靠自身稳定平台跟踪很难满足天线伺服跟踪精度。因此，自身稳定平台与自动跟踪技术相结合成为了该问题的主流解决方法。

自动跟踪的实现主要有三种，步进跟踪、圆锥扫描跟踪和单脉冲跟踪。其中步进跟踪和圆锥扫描跟踪技术的跟踪速度慢、精度低，但具有设备简单，成本低廉的优点。而单脉冲跟踪技术的跟踪速度和跟踪精度虽然比步进和圆锥扫描跟踪体制高，但它的设备复杂，成本高昂。

三、发明内容

针对现有存在的技术问题，本发明目的是，提供一种基于FFT跟踪技术的天线伺服系统，简化设备、降低成本、尤其是提高天线伺服系统的跟踪精度和跟踪速度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于FFT跟踪技术的移动卫星通信天线伺服系统，包括自身稳定平台和FFT跟踪伺服模块。所述的自身稳定平台包括天线姿态信息处理单元和寻星伺服控制单元；所述的FFT跟踪伺服模块包括信标处理单元、FFT跟踪算法单元和天线跟踪伺服控制单元。

所述的姿态信息处理单元采用FPGA收集惯导传感器、陀螺仪、编码器等传感器的姿态信号。

所述的寻星伺服控制单元依据FPGA收集的姿态信息，通过DSP控制天线跟踪伺服控制单元电机驱动器完成天线的机械寻星动作，使天线通过自身稳定平台对准卫星。

所述的信标处理单元对天线射频接收的模拟信号进行模/数转换，为FFT跟踪算法提供数据样本。

所述的FFT跟踪算法单元采用FPGA读取信标数据，完成FFT算法，并返回天线跟踪伺服控制单元调整运动的相位值和幅度值。

所述的天线跟踪伺服控制单元驱动控制天线执行两个阶段的动作控制，第一阶段控制天线实现天线圆锥扫描运动；第二阶段根据FFT跟踪算法单元计算的相位值和幅度值控制天线自动跟踪调整。

所述的信标处理单元用于对天线射频接收的模拟信号进行模/数转换。信标处理单元由宽带零中频解调器和基带数字处理模块组成，信标信号经零中频解调器下变频为数kHz的单频基带信号，然后经A/D芯片采样至基带数字处理器，排除邻星调制波干扰，最后通过RS232输出信标强度及信标频偏。

移动卫星通信天线伺服系统中基于FFT跟踪方法，其特征是步骤如下：基于FFT跟踪伺服模块，FFT跟踪伺服模块包括信标处理单元、FFT跟踪算法单元和天线跟踪伺服控制单元并执行如下程序：

所述的信标处理单元对天线射频接收的模拟信号进行模/数转换，为FFT跟踪算法提供数据样本；

所述的FFT跟踪算法单元采用FPGA读取信标处理单元的数据，完成FFT算法，并返回至天线跟踪伺服控制单元，输出调整天线运动的相位值和幅度值。