CN110412623B - 一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线*** - Google Patents

一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线***，可以首先控制相控阵天线***发出宽波在预设角度范围内进行扫描获得第一扫描结果，快速确定出卫星的大致所在范围为第一范围；然后采用窄波在所述第一范围内大步进进行扫描进一步确定出更精确的卫星所在范围为第二范围；进一步再在所述第二范围内取更小的圆锥体范围采用窄波和小步进进行精确扫描，从而确定出最精确的卫星所在区域。可见，本申请实施例中的技术方案规避了传统的惯导器件扫描和机械式扫描的弊端，可以非常高效的快速确定出卫星所在方位，具有提高卫星扫描效率和扫描结果精度的技术效果。

Description

一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线***
技术领域
本发明涉及微波毫米波相控阵技术领域，特别是涉及一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线***。
背景技术
天线波束通常是指与天线辐射出的电磁波对应的天线方向图的主瓣或主波束，是天线辐射出的电磁波能量最集中的区域。由于天线具有互易性，无线电设备常用来发射或接收电磁波达到对目标测量(包括目标距离测量、目标辐射出的信号强度的测量等等)的目的。
而在卫星通信技术中，通常需要将天线波束对准卫星所在方向以获取最大的能量增益。一些特殊的应用场景，例如：动中通(全称：移动中的卫星地面站通信***，由卫星自动跟踪***和卫星通信***组成)，对天线对准卫星的时间和精度具有严格的要求。传统的卫星追踪方法是通过惯导器件加步进扫描的方式进行捕获，但由于传统的传感器测量精度有限，并不能准确获取载体的姿态，因此往往使得调整后的天线波束朝向与卫星所在方向偏差较大；而高精度的惯导器件往往又因为价格昂贵、体积较大而无法广泛应用于卫星追踪***中。进一步地，在传统的步进扫描方式中(包括：机械扫描及电子扫描)，天线终端为了得到足够的信号增益，往往需要将天线波束的宽度调整得非常窄；同时，传统的机械扫描方式还存在着伺服转动慢、惯性大的缺点，天线波束很难快速扫描覆盖整个空域，由此造成扫描效率较低或扫描结果精确度较差的问题。
可见，现有技术中存在着传统的卫星追踪方法因天线扫描效率低或扫描结果精确度较差，而造成卫星定位效率低或卫星定位精确度差的技术问题。
发明内容
本申请提供一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线***，用以解决现有技术中存在着的传统的卫星追踪方法因天线扫描效率低或扫描结果精确度较差，而造成卫星定位效率低或卫星定位精确度差的技术问题。
本申请第一方面提供了一种基于多波束宽度的卫星捕获方法，应用于相控阵天线***，包括：
控制相控阵天线***发出波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度；
基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；
控制所述相控阵天线***发出波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果，其中，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度；
基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；
控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，其中，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度；
基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；
其中，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值。
可选地，所述在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的表征卫星反馈信号强度的第一扫描结果，包括：
控制相控阵天线***的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，N为大于等于1的整数；
将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果。
可选地，所述获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，包括：
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；
所述将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，包括：
将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。
可选地，所述控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，包括：
通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；
确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；
以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果，其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成所述第一扫描范围圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数；
将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果。
可选地，所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度。
本申请第二方面提供了一种相控阵天线***，包括：
波束控制器；
天线阵面，与所述波束控制器连接，用以接收或发射天线波束；
处理器，与所述波束控制器及所述天线阵面连接，用以发出控制信号以控制所述波束控制器生成波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波，且控制所述天线阵面通过所述第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；发出控制信号以控制所述波束控制器生成波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波，控制所述天线阵面通过所述第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果；基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值。
可选地，所述处理器，用以控制所述天线阵面发出的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，N为大于等于1的整数。
可选地，所述处理器，用以控制所述天线阵面发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，控制所所述天线阵面发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。
可选地，所述处理器，用以通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果；将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果；其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成对应圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数。
可选地，所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中的技术方案可以首先控制相控阵天线***发出宽波在预设角度范围内进行扫描获得第一扫描结果，快速确定出卫星的大致所在范围为第一范围；然后采用窄波在所述第一范围内大步进进行扫描进一步确定出更精确的卫星所在范围为第二范围；进一步再在所述第二范围内取更小的圆锥体范围采用窄波和小步进进行精确扫描，从而确定出最精确的卫星所在区域。可见，本申请实施例中的技术方案规避了传统的惯导器件扫描和机械式扫描的弊端，可以非常高效的快速确定出卫星所在方位，具有提高卫星扫描效率和扫描结果精度的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于多波束宽度的卫星快速捕获方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种相控阵天线***的结构图。
具体实施方式
本申请提供一种基于多波束宽度的卫星捕获方法及天线***，用以解决现有技术中存在着的传统的卫星追踪方法因天线扫描效率低或扫描结果精确度较差，而造成卫星定位效率低或卫星定位精确度差的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请实施例中的技术方案可以首先控制相控阵天线***发出宽波在预设角度范围内进行扫描获得第一扫描结果，快速确定出卫星的大致所在范围为第一范围；然后采用窄波在所述第一范围内大步进进行扫描进一步确定出更精确的卫星所在范围为第二范围；进一步再在所述第二范围内取更小的圆锥体范围采用窄波和小步进进行精确扫描，从而确定出最精确的卫星所在区域。可见，本申请实施例中的技术方案规避了传统的惯导器件扫描和机械式扫描的弊端，可以非常高效的快速确定出卫星所在方位，具有提高卫星扫描效率和扫描结果精度的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
请参考图1，本申请实施例一提供一种基于多波束宽度的卫星捕获方法，应用于相控阵天线***，包括：
步骤101：控制相控阵天线***发出波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度；
所述波束宽度可以是指：当天线辐射出电磁波信号时，其最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。因此，本步骤中的波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波，可以是指波束宽度较宽的波束，例如，当所述第一角度为3db时，相控阵天线***发出的信号波束可以设置为宽度大于3db的宽波。
而本申请实施例中的步进，可以是指该相控阵天线***进行扫描作业时，天线方向每次移动的角度、或弧度、或相较于前一位置的距离，等等，只要是可以表征天线方向在进行扫描作业时每次移动的程度的参数，都可以作为所述步进。本申请实施例中的步进可以是指以天线阵面的中心点为原点，天线方向与前一次扫描时天线方向之间的夹角角度。因此，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度，可以是指移动角度较大的宽角度，例如，当所述第一宽度为3.5db时，所述第一步进可以设置为4db。
所述预设角度范围可以是用户预判的卫星可能所在方向，在实际操作时可以由用户自行设置，也可以为由***预设。
也就是说，在本方法的执行过程中，可以首先采用宽波对卫星可能的所在方位进行大角度范围扫描，同时在该大角度范围内采用较大的步进，也就是所述第一步进，进行粗略扫描，由此获得与该大角度范围内的多个天线方向一一对应的多个卫星反馈信号的扫描结果，也就是所述第一扫描结果。
由于在本步骤中采用了较大步进进行粗略扫描，因此本步骤在实际执行时所花时间较少。
步骤102：基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；
由于步骤101中获得了与多个天线方向一一对应的多个卫星反馈信号的扫描结果，也即所述第一扫描结果。在本步骤中，可以从这多个扫描结果中确定出信号强度为最强的多个卫星反馈信号，进一步确定出包括这些最强反馈信号的所述第一范围，当然，所述第一范围比所述预设角度范围更小。由此起到进一步缩小卫星所在方向范围的作用。
步骤103：控制所述相控阵天线***发出波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果，其中，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度；
本步骤中的波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波，可以是指波束宽度较窄的波束，例如，当所述第二角度为2.5db时，相控阵天线***发出的信号波束可以设置为宽度小于等于2.5db的窄波。
同理，在本步骤的执行过程中，可以进一步在所述第一范围内采用较大的步进也就是所述第二步进进行粗略扫描，但所述第二步进小于等于第一步进，使得本步骤的扫描作业较步骤101中可能更加细致，并且由于采用的波束宽度较窄，因此本步骤所获得的多个扫描结果精度较步骤101中更加精确。
换言之，本步骤可以获得与所述第一范围内的多个天线方向一一对应的多个卫星反馈信号的更细致和更精确的扫描结果——所述第二扫描结果。同理，本步骤中依然采用了较大步进进行扫描，因此本步骤在实际执行时所花时间也依然可以为较少。
步骤104：基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；
同理，在本步骤中，也可以从所述第二扫描结果中确定出信号强度为最强的多个卫星反馈信号，进一步确定出包括这些最强反馈信号的所述第二范围，当然，所述第二范围比所述第一范围更小。由此起到再进一步缩小卫星所在方向范围的作用。
步骤105：控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，其中，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度；
由于天线波束的实际辐射方向近似于圆锥体，因此本步骤通过在所述第二范围内取更小的圆锥体范围进行扫描作业，那么操作天线波束进行移动扫描的次数更少，移动程度更小，因此可以更高效率的获取到最强的卫星反馈信号。并且在本步骤中采用小于等于第三宽度的第三步进，其扫描精度较之前的步骤精度更高，因此可以获得再进一步精确的扫描结果，也就是所述第三扫描结果。
由于所述第二范围已经是进一步缩小的范围，而在第二范围内再进一步缩小为更小的圆锥体扫描范围，因此即使本步骤采用步进更小，波束宽度更窄的方式进行扫描，其所花的时间也不会太长。
当然，现有技术中也有许多针对圆锥体范围的扫描方法，例如，用预设算法确定出该圆锥体范围的底面位置，然后将该圆锥体底面视为按照预设间隔呈矩阵方式排列的多个点，进一步依次顺序朝向这些点所在方向进行扫描。还可以将该圆锥体底面上的点按照顺时针方向或逆时针方向进行螺旋式扫描，等等。可见现有技术中有多种扫描方式，用户可以根据需要而自行设置。
步骤106：基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；
其中，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值。
也就是说，本步骤可以从确定出的更小的卫星所在范围——所述第三范围内采用扫描精度更高的方式而确定出的扫描结果中，进一步由最强的卫星反馈信号所在方位确定出更加精确的卫星所在方位。
由此可见，本申请实施例中的技术方案可以首先控制相控阵天线***发出宽波在预设角度范围内进行扫描获得第一扫描结果，快速确定出卫星的大致所在范围为第一范围；然后采用窄波在所述第一范围内大步进进行扫描进一步确定出更精确的卫星所在范围为第二范围；进一步再在所述第二范围内取更小的圆锥体范围采用窄波和小步进进行精确扫描，从而确定出最精确的卫星所在区域。可见，本申请实施例中的技术方案规避了传统的惯导器件扫描和机械式扫描的弊端，可以非常高效的快速确定出卫星所在方位，具有提高卫星扫描效率和扫描结果精度的技术效果。
进一步地，在步骤101中，所述在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的表征卫星反馈信号强度的第一扫描结果，包括：
控制相控阵天线***的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，N为大于等于1的整数；
将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果。
也就是说，所述预设角度范围可以是指环绕相控阵天线阵面所在面上方的360°范围，由此可以避免遗漏卫星可能会在的方向位置。
进一步地，所述获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，包括：
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；
所述将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，包括：
将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。
由于反馈信号最强的卫星通常处于天线阵面的上方位置，而基本上很小几率会处于与天线阵面趋平的方位，因此为了减少不必要的扫描范围，进一步提高扫描效率，本申请实施例中的技术方案可以仅针对与水平面呈30°夹角到与水平面呈90°夹角之内的360°范围进行扫描。由此具有进一步提高扫描效率，并且不会遗漏掉反馈信号最强的卫星的所在方位。
再进一步地，所述控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，包括：
通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；
确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；
以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果，其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成所述第一扫描范围圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数；
将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果。
在实际操作过程中，由多个反馈信号的来源方向所确定出的第一范围、第二范围、第三范围，其可以为空间中的一个二维图形，也可以是相较于天线阵面的中心点的锥体范围，因此在实际操作时均可以按照预设方式确定出中线，再基于基础的数学处理方式而确定出由中线和天线阵面的中心点所确定出的正圆锥体范围。进一步再采用本步骤中的圆锥扫描法进行精确的扫描，即可获得非常精确有效的第三扫描结果。
再进一步地，本申请实施例中的所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度，从而实现全范围全方位式的扫描，避免了遗漏扫描位置，由此可以起到进一步提升天线扫描精度和完整度的技术效果。
实施例二
请参考图2，本申请实施例二提供一种相控阵天线***，包括：
波束控制器201；
天线阵面202，与所述波束控制器201连接，用以接收或发射天线波束；
处理器203，与所述波束控制器201及所述天线阵面202连接，用以发出控制信号以控制所述波束控制器201生成波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波，且控制所述天线阵面202通过所述第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；发出控制信号以控制所述波束控制器201生成波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波，控制所述天线阵面202通过所述第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果；基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面202的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值。
进一步地，所述处理器203，用以控制所述天线阵面202发出的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，N为大于等于1的整数。
进一步地，所述处理器203，用以控制所述天线阵面202发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，控制所所述天线阵面202发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。垂直于
进一步地，所述处理器203，用以通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面202的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果；将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果；其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成对应圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数。
进一步地，所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度。
前述图1实施例中的基于多波束宽度的卫星捕获方法中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的相控阵天线***，通过前述对基于多波束宽度的卫星捕获方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中相控阵天线***的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于多波束宽度的卫星捕获方法，应用于相控阵天线***，其特征在于，包括：
控制相控阵天线***发出波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度；
基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；
控制所述相控阵天线***发出波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果，其中，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度，其中，所述第二角度小于所述第一角度；
基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；
控制所述相控阵天线***采用窄波在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，其中，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度；
基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；
其中，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的表征卫星反馈信号强度的第一扫描结果，包括：
控制相控阵天线***的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，N为大于等于1的整数；
将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，包括：
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，
控制所述天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；
所述将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，包括：
将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制所述相控阵天线***在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，包括：
通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；
确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；
以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果，其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成所述第一扫描范围圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数；
将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度。
6.一种相控阵天线***，其特征在于，包括：
波束控制器；
天线阵面，与所述波束控制器连接，用以接收或发射天线波束；
处理器，与所述波束控制器及所述天线阵面连接，用以发出控制信号以控制所述波束控制器生成波束宽度大于等于第一角度的第一电磁波，且控制所述天线阵面通过所述第一电磁波在预设角度范围内按照第一预设方式以第一步进进行扫描，获得与每次扫描对应的第一扫描结果，基于所述第一扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第一范围；发出控制信号以控制所述波束控制器生成波束宽度小于等于第二角度的第二电磁波，控制所述天线阵面通过所述第二电磁波在所述第一范围内以第二步进进行扫描，获得第二扫描结果；基于所述第二扫描结果确定出包括至少三个最强反馈信号的第二范围；控制所述相控阵天线***采用窄波在以所述第二范围内的一条线为中心线，相控阵天线阵面的中心点所在位置为顶点的圆锥体范围内按照第三步进进行扫描，获得第三扫描结果，基于所述第三扫描结果确定出包括最强反馈信号的第三范围，并将所述第三范围作为卫星所在区域；其中，所述第一步进为大于等于第一宽度的角度，所述第二步进为大于等于第二宽度的角度，且所述第二宽度小于等于所述第一宽度，所述第三步进为小于等于第三宽度的角度，且所述第三宽度小于等于所述第二宽度，所述扫描结果为用以表征接收到的卫星反馈信号强度的参数值，其中，所述第二角度小于所述第一角度。
7.如权利要求6所述的相控阵天线***，其特征在于，所述处理器，用以控制所述天线阵面发出的天线波束的朝向以当前所在朝向为原始朝向，以所述第一步进在水平面上绕天线波束发射点旋移N次直至回到所述原始朝向，每旋移一次获得与该次旋移后对应的垂直于水平面上的垂直面扫描结果，获得N组垂直面扫描结果，将所述N组垂直面扫描结果作为所述第一扫描结果，N为大于等于1的整数。
8.如权利要求7所述的相控阵天线***，其特征在于，所述处理器，用以控制所述天线阵面发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈30°夹角；以第一步进在垂直面上抬升M次直至所述天线波束的朝向与水平面呈90°夹角，且每抬升一次获得与该次抬升后对应的第一夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的M个第一夹角扫描结果，M为大于等于1的整数；和/或，控制所述天线阵面发出的天线波束的朝向调整为与水平面呈90°夹角，以第一步进在垂直面上下降Q次直至所述天线波束的朝向与水平面呈30°夹角，且每下降一次获得与该次下降后对应的第二夹角扫描结果，获得与该次旋移后对应的垂直面上的Q个第二夹角扫描结果，Q为大于等于1的整数；将N组M个和/或N组Q个夹角扫描结果作为所述第一扫描结果。
9.如权利要求8所述的相控阵天线***，其特征在于，所述处理器，用以通过预设算法确定出与所述第二范围对应的预扫描直径；确定以所述第二范围的中线为圆锥中心线、相控阵天线阵面的中心点所在位置为所述顶点，所述预扫描直径为底面直径的正圆锥体范围为第一扫描范围；以所述第一扫描范围底面所在圆周为起始圆周，在所述第一扫描范围底面上以所述第三步进从所述起始圆周开始，往所述第一扫描范围底面的圆心所在方向上缩小圆周半径P次直至回到所述圆心，每移动一次取所述第一扫描范围底面上对应的圆周，获得与该次移动后对应的圆周扫描结果，获得P组圆周扫描结果；将所述P组圆周扫描结果作为所述第三扫描结果；其中，所述圆周扫描结果为天线波束朝向组成对应圆周上的点的扫描结果，P为大于等于1的整数。
10.如权利要求9所述的相控阵天线***，其特征在于，所述第一步进、所述第二步进、所述第三步进为所述相控阵天线***当前所采用的天线波束宽度。
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