CN106299696B - 一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括：步骤1)采集跟踪天线的接收信号电平数据；步骤2)对接收信号电平数据进行采样，根据采样值进行方位判断，转动方位向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，如果接收信号强度达到设定的范围，则此次搜索完毕；否则，方位角搜索完毕，将天线方位指向跟踪起始位置，进入步骤3)；步骤3)根据采样值进行方位判断，转动俯仰向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，直到接收信号强度达到设定的范围，俯仰角搜索完毕，转入步骤2)，直至天线跟踪过程结束。本发明的优点在于：当跟踪天线无法接收到运动目标的定位信息时，可根据接收信号电平对运动目标进行搜索跟踪。

Description

一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法

技术领域

本发明涉及天线自动跟踪技术，特别涉及一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法。

背景技术

对于目前高速飞行平台上观测数据的对地实时传输***，需要在一系列关键技术问题上取得突破，地面接收天线的实时自动跟踪运动目标就是其中一个关键技术。小型飞行平台由于受到体积、重量和功耗等条件的限制，不可能采用大口径高增益定向天线，一般采用全向天线。为了保证数据通信链路的建立，地面接收***必须采用高增益的定向天线。飞行平台的扰动、运动轨迹和距离的远近都对地面接收天线的实时跟踪产生影响，由于天线跟踪指向偏差所引起的增益降低应控制在最小范围内。

地面接收天线能否实现自动跟踪运动目标，将直接关系到整个通讯链路的通信质量和收发数据的准确性。因此，天线自动跟踪控制技术是整个“机－地”通讯链路中的重要环节之一。

目前地面接收天线实现自动跟踪运动目标的类型有两种：一种是地面接收天线在运动过程中跟踪定点目标(如地球同步卫星等)，另一种是地面接收天线位置固定，通过调整天线的角度自动跟踪运动目标。对于后一种类型的常用方法为：接收当前运动目标与接收天线的定位信息(通过GPS、北斗等导航接收机获取)，通过公式计算出天线方位角和俯仰角应指向的角度，然后通过控制电机使天线运转到位。

在上述计算方法中需要地面接收天线和运动目标两者的定位信息准确无误，但在实际天地通信过程中，当运动目标上携带的定位仪出现故障，或无线通讯链路不通畅导致天线无法连续接收到运动目标的定位信息时，上述方法将由于缺乏数据源而导致无法实施，从而导致天线不能有效跟踪到运动目标，严重影响通信质量和收发数据的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服目前天现自动跟踪运动目标的方法中存在的上述缺陷，提出了一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，该方法获取天线接收 信号的强度，产生接收信号电平(AGC)数据，转动电机驱动天线运转，搜索到接收信号最强的位置，然后把天线指向该位置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括：

步骤1)采集跟踪天线的接收信号电平数据；

步骤2)对接收信号电平数据进行采样，根据采样值进行方位判断，转动方位向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，如果接收信号强度达到设定的范围，则此次搜索完毕；否则，方位角搜索完毕，将天线方位指向跟踪起始位置，进入步骤3)；

步骤3)根据采样值进行方位判断，转动俯仰向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，直到接收信号强度达到设定的范围，俯仰角搜索完毕，转入步骤2)，直至天线跟踪过程结束。

上述技术方案中，所述步骤2)具体包括：

步骤201)设置接收信号电平的方位向记忆极大值为a；并将天线指向该位置；设置方位向电机转台方向调节次数为S，初始值S＝0；设置方位向电机转台调节方向标识为十六进制数D，初始值D＝0x55；

其中，D＝0x55表示方位向电机在顺时针方向进行搜索；D＝0xAA表示方位向电机在逆时针方向进行搜索；

步骤202)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤203)，否则，转入步骤204)；

步骤203)令a＝b；n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤204)判断|a-b|≥Δ₁是否成立，其中Δ₁为方位向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤205)；否则，令n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤205)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤206)，否则，转入步骤202)；

步骤206)令n＝0，N＝N+1；

步骤207)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤209)，否则，转入步骤208)；

步骤208)判断D＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动方位向电机沿顺时针方向旋转一个方位步距角，返回步骤202)；否则，驱动方位向电机沿逆时针方向旋转一个方位步距角；返回步骤202)；

步骤209)把方位向电机转台调节方向标识D取反，并驱动方位向电机沿D对应 的方向旋转三个方位步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置；

步骤210)令N＝0，S＝S+1；

步骤211)判断S＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤202)；否则，令S＝0，转入步骤212)；

S＝2表示方位向电机在顺时针和逆时针两个方向上都进行过搜索；

步骤212)方位角搜索完毕，进入步骤3)。

上述技术方案中，所述步骤3)具体包括：

步骤301)设置俯仰向电机转台方向调节次数为T＝0；设置俯仰向电机转台调节标识为十六进制数M，初始值M＝0x55；

其中，M＝0x55表示俯仰向电机在顺时针方向进行搜索；M＝0xAA表示俯仰向电机在逆时针方向进行搜索；

步骤302)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤303)，否则，转入步骤304)；

步骤303)令a＝b；n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤304)判断|a-b|≥Δ₂是否成立，其中Δ₂为俯仰向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤305)；否则，令n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤305)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤306)，否则，转入步骤302)；

步骤306)令n＝0，N＝N+1；

步骤307)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤309)，否则，转入步骤308)；

步骤308)判断M＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动俯仰向电机沿顺时针方向旋转一个俯仰步距角，返回步骤302)；否则，驱动俯仰向电机沿逆时针方向旋转一个俯仰步距角；返回步骤302)；

步骤309)把俯仰向电机转台调节方向标识M取反，并驱动俯仰向电机沿M对应的方向旋转三个俯仰步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置；

步骤310)令N＝0，T＝T+1；

步骤311)判断T＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤302)；否则，令T＝0，转入步骤312)；

T＝2表示俯仰向电机在上下两个方向上都进行过搜索；

步骤312)俯仰角搜索完毕，转入步骤202)，直至天线跟踪结束。

本发明的优点在于：当跟踪天线无法接收到运动目标的定位信息时，可根据AGC数值对运动目标进行搜索跟踪，从而实现自动控制跟踪天线的功能，扩大了控制方法的使用范围。

附图说明

图1为本发明的利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法中方位角的搜索流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细地说明。

一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)采集跟踪天线的接收信号电平数据；

步骤2)对接收信号电平数据进行采样，根据采样值进行方位判断，转动方位向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，如果接收信号强度达到设定的范围，则此次搜索完毕；否则，方位角搜索完毕，将天线方位指向跟踪起始位置，进入步骤3)；

如图1所示，所述步骤2)具体包括：

步骤201)设置接收信号电平的方位向记忆极大值为a；并将天线指向该位置；设置方位向电机转台方向调节次数为S，初始值S＝0；设置方位向电机转台调节方向标识十六进制数D，初始值D＝0x55；

其中，D＝0x55表示方位向电机在顺时针方向进行搜索；D＝0xAA表示方位向电机在逆时针方向进行搜索；S＝2表示方位向电机在顺时针和逆时针两个方向上都进行过搜索；

步骤202)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤203)，否则，转入步骤204)；

步骤203)令a＝b；n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤204)判断|a-b|≥Δ₁是否成立，其中Δ₁为方位向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤205)；否则，令n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤205)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤206)，否则，转入步骤202)；

步骤206)令n＝0，N＝N+1；

步骤207)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤209)，否则， 转入步骤208)；

步骤208)判断D＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动方位向电机沿顺时针方向旋转一个方位步距角，返回步骤202)；否则，驱动方位向电机沿逆时针方向旋转一个方位步距角；返回步骤202)；

步骤209)把方位向电机转台调节方向标识D取反，并驱动方位向电机沿D对应的方向旋转三个方位步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置；

步骤210)令N＝0，S＝S+1；

步骤211)判断S＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤202)；否则，令S＝0，转入步骤212)；

若S＝2说明在天线在反方向搜索上，接收信号电平也不满足要求，此时把天线沿着这次调节的反方向驱动方位向电机旋转三个方位步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置，需要对天线俯仰角进行调节。

步骤212)方位角搜索完毕，进入步骤3)；

步骤3)根据采样值进行方位判断，转动俯仰向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，直到接收信号强度达到设定的范围，俯仰角搜索完毕，转入步骤2)，直至天线跟踪过程结束；具体包括：

步骤301)设置俯仰向电机转台方向调节次数为T＝0；设置俯仰向电机转台调节标识为十六进制数M，初始值M＝0x55；

其中，M＝0x55表示俯仰向电机在顺时针方向(对应天线转台向上)进行搜索；M＝0xAA表示俯仰向电机在逆时针方向(对应天线转台向下)进行搜索；T＝2表示俯仰向电机在上下两个方向上都进行过搜索；

步骤302)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤303)，否则，转入步骤304)；

步骤303)令a＝b；n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤304)判断|a-b|≥Δ₂是否成立，其中Δ₂为俯仰向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤305)；否则，令n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤305)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤306)，否则，转入步骤302)；

步骤306)令n＝0，N＝N+1；

步骤307)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤309)，否则，转入步骤308)；

步骤308)判断M＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动俯仰向电机沿顺时针方向(对应天线转台向上)旋转一个俯仰步距角，返回步骤302)；否则，驱动俯仰向电机沿逆时针方向(对应天线转台向下)旋转一个俯仰步距角；返回步骤302)；

步骤309)把俯仰向电机转台调节方向标识M取反，并驱动俯仰向电机沿M对应的方向旋转三个俯仰步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置；

步骤310)令N＝0，T＝T+1；

步骤311)判断T＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤302)；否则，令T＝0，转入步骤312)；

步骤312)俯仰角搜索完毕，转入步骤202)，直至天线跟踪结束。

在实际应用中，也可事先设定一个能确保通讯链路正常工作的AGC值，来代替搜索得到的AGC最大值a，这样可避免在一些特殊情况下，由于搜索到的AGC值太小而导致***无法工作的隐患。

本发明方法的天线跟踪精度是由AGC误差门限值和电机运转步长来决定的。通过设定AGC误差门限值和输出频率，即可控制天线的跟踪精度和速率。AGC误差门限值设置越小，则天线的跟踪精度越高，但同时天线抖动也越频繁。AGC输出频率越高，则天线跟踪实时性也就越强。

Claims (2)

1.一种利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)采集跟踪天线的接收信号电平数据；

步骤2)对接收信号电平数据进行采样，根据采样值进行方位判断，转动方位向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，如果接收信号强度达到设定的范围，则此次搜索完毕；否则，方位角搜索完毕，将天线方位指向跟踪起始位置，进入步骤3)；

步骤3)根据采样值进行方位判断，转动俯仰向电机驱动跟踪天线进行运转搜索，直到接收信号强度达到设定的范围，俯仰角搜索完毕，转入步骤2)，直至天线跟踪过程结束；

所述步骤2)具体包括：

步骤201)设置接收信号电平的方位向记忆极大值为a；并将天线指向该位置；设置方位向电机转台方向调节次数为S，初始值S＝0；设置方位向电机转台调节方向标识为十六进制数D，初始值D＝0x55；

其中，D＝0x55表示方位向电机在顺时针方向进行搜索；D＝0xAA表示方位向电机在逆时针方向进行搜索；

步骤202)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤203)，否则，转入步骤204)；

步骤203)令a＝b；n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤204)判断|a-b|≥Δ₁是否成立，其中Δ₁为方位向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤205)；否则，令n＝0，N＝0，S＝0，转入步骤202)；

步骤205)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤206)，否则，转入步骤202)；

步骤206)令n＝0，N＝N+1；

步骤207)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤209)，否则，转入步骤208)；

步骤208)判断D＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动方位向电机沿顺时针方向旋转一个方位步距角，返回步骤202)；否则，驱动方位向电机沿逆时针方向旋转一个方位步距角；返回步骤202)；

步骤209)把方位向电机转台调节方向标识D取反，并驱动方位向电机沿D对应的方向旋转三个方位步距角，即天线方位指向回到跟踪起始位置；

步骤210)令N＝0，S＝S+1；

步骤211)判断S＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤202)；否则，令S＝0，转入步骤212)；

S＝2表示方位向电机在顺时针和逆时针两个方向上都进行过搜索；

步骤212)方位角搜索完毕，进入步骤3)。

2.根据权利要求1所述的利用接收信号电平实现自动控制跟踪天线的方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：

步骤301)设置俯仰向电机转台方向调节次数为T＝0；设置俯仰向电机转台调节标识为十六进制数M，初始值M＝0x55；

其中，M＝0x55表示俯仰向电机在顺时针方向进行搜索；M＝0xAA表示俯仰向电机在逆时针方向进行搜索；

步骤302)对接收信号电平数据进行采样，采样值为b，判断a≤b是否成立，如果判断结果是肯定的，进入步骤303)，否则，转入步骤304)；

步骤303)令a＝b；n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤304)判断|a-b|≥Δ₂是否成立，其中Δ₂为俯仰向灵敏度值；如果判断结果是肯定的，令n＝n+1，转入步骤305)；否则，令n＝0，N＝0，T＝0，转入步骤302)；

步骤305)判断n>5是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤306)，否则，转入步骤302)；

步骤306)令n＝0，N＝N+1；

步骤307)判断N>3是否成立，如果判断结果是肯定的，转入步骤309)，否则，转入步骤308)；

步骤308)判断M＝0x55是否成立，如果判断结果是肯定的，驱动俯仰向电机沿顺时针方向旋转一个俯仰步距角，返回步骤302)；否则，驱动俯仰向电机沿逆时针方向旋转一个俯仰步距角；返回步骤302)；

步骤309)把俯仰向电机转台调节方向标识M取反，并驱动俯仰向电机沿M对应的方向旋转三个俯仰步距角，即天线俯仰指向回到跟踪起始位置；

步骤310)令N＝0，T＝T+1；

步骤311)判断T＝2是否成立，如果判断结果是否定的，转入步骤302)；否则，令T＝0，转入步骤312)；

T＝2表示俯仰向电机在上下两个方向上都进行过搜索；

步骤312)俯仰角搜索完毕，转入步骤202)，直至天线跟踪结束。