移动卫星通信捷联式天线稳定系统

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1、第!"卷第#期宇航学报$%&’!"(%’#!))!年*月+%,-./&%0123-%./,3452678379:7-!))!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!移动卫星通信捷联式天线稳定系统滕云鹤<，毛献辉<，章燕申<，李俊峰!，刘进江!（<=清华大学精密仪器系，北京<)))>?；!=重庆巴山仪器厂，重庆?)))"*）摘要：介绍了一种应用激光陀螺惯性导航系统组成的移动卫星通信的捷联式天线稳定系统，给出了天线稳定和跟踪的控制方法和最优值搜索法。采

2、用该系统可测量载体的姿态角和经度纬度，借助于惯性系统的输出信号控制天线轴使天线跟踪指定的卫星，卫星天线接收的信号可检测出跟踪误差，通过伺服系统控制天线转动，以使通讯信号为最强。采用了@A6修正惯性系统的误差，成为@A6BC(6的组合系统。在山区道路上跑车试验结果表明，当车的横滚角和俯仰角达到DE，频率为)E时，在此动态条件下根据测量的卫星信号场强可知，跟踪误差小于)=!E。接收到的电视信号稳定清晰，图像和电话信号都是满意的。跑车试验表明，天线跟踪卫星的静态和动态精度完全满足了移动卫星通信的技术要求。关键词：

3、卫星通信；天线稳定；捷联惯导系统；激光陀螺中图分类号：HDDD=!))!）)#;))I!;)?干扰，这种系统称为捷联式陀螺稳定系统；采用!引言JC(6的经纬度信号控制天线运动，排除了机座的线卫星通信可以实现保密通信，这种通信覆盖区运动干扰；同时系统中还有辅助的自动极值搜索控域大、通信距离远且通信成本不随距离增加而增加，制，使系统跟踪卫星时的误差为最小。此外，系统利机动灵活稳定可靠。它可以进行话音通信也可以传用准确跟踪卫星的信息可以校正导航系统中的陀螺送数据、传真以及图像等功能。车

4、辆、舰船等运动载因长时间工作引起的漂移。!)世纪>)年代激光陀体在运动中的卫星通信系统具有重要意义，被称为螺捷联惯性导航系统在世界上显示了卓越的性能，动中通。它是军事通信的重要组成部分；在民用方捷联式激光陀螺天线稳定系统也明显地优于其他方面也有广泛的应用，例如：电视台实况转播车等。案，并且该系统在运动载体上同时可以用于定位定安装在运动载体上的卫星通信天线将受到两种向。干扰使天线的轴线偏离卫星。（<）载体的角运动干"捷联式天线稳定系统的组成与控制方法扰；（!）载体长距离的线运动干扰。为排除这两种干扰必须采用稳定系统与跟踪系统使天线

5、在当地地理应用JC(6组成的移动卫星通信天线稳定系统坐标系中始终对准卫星。常规的稳定系统方案是：如图<所示。系统以JC(6为主，同时也安装了天线具有三个自由度，并在各轴上分别安装一个陀@A6，以提供JC(6初始对准信号以及计算卫星的初螺，建立三轴陀螺稳定系统，以消除角运动干扰，这始位置，并作为组合导航的信号。种方案不能排除载体的线运动干扰，通常采用连续坐标系定义：的圆锥扫描来跟踪卫星。此外，系统在初始对准卫地理坐标系!"#$#%#，"#轴指向东，$#轴指向星时还需要有外部参考的水平基准、方位基准以及北，%#轴指向天，即东北天坐标

6、系。当地的经纬度信号才能搜索寻找指定的卫星。机体坐标系!"&$&%&，"&为载体横轴，指向右，本文介绍一种新的卫星天线的稳定与跟踪系绕"&的转角为俯仰角’，$&为载体纵轴，指向前统。系统采用捷联式激光陀螺惯性导航系统（JC(6）方，绕$&的转角为横滚角(，%&为竖轴，指向上，绕的数学平台给出天线相对于地理坐标系的控制信%&的转角为方位角)。号，使天线稳定在地理坐标系中不受机座角运动的天线坐标系!"*$*%*，当天线坐标系和载体坐收稿日期万方数据：!))!;)!;!*，修回日期：!))!;)#;")。第*期滕云鹤等：移动卫星通信捷

7、联式天线稳定系统.((’’1234.234-(’(1467,467-5234,467.234-((!15467,234.((’1467.(((1234,234.图!应用"#$%组成的移动卫星通信天线稳定系统!&卫星；’&卫星天线接收机及控制器；(&伺服放大器及伺服电机；)&天线；*&激光陀螺惯性导航系统；+&,-%；.&自动极值搜索控制；-&俯仰角；/&横滚角；0&方位角；!&经度；"&纬度标系重合时为天线坐标系的零位。天线坐标系轴的控制可以有几种方案。本系统采用控制转动方位角图(天线坐标系与机体坐标系的关系和高低角使天线对准卫

8、星。设绕!"轴的转角为天设通信卫星是在地球赤道平面内的同步卫星，线高低角!"。绕#"轴的转角为天线方位角""。也它在东北天坐标系中的方位角、高度角和载体所在可以采用控制转动!"轴和$"轴使天线对准卫星。设天线坐标系和载体坐标系之间的安装误差角为地的经度#，纬度"