车载相控阵天线跟踪控制系统的设计实现

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1、上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTalgorithmareproposedtokeepthephasedarrayantennapointingtothegeostationarysatelliteandkeepthereceivedsatellitesignalstrengthmaximumduringthemotionofvehicle.Finally,thewholesoftwaredesignandallthemodulesdesignaregiven,allthespecialcase

2、sduringthecourseofdebuggingandoperationandtheirsolutionsarepresented,andthesimulationofsomemodulesisdiscussedsuchasinitializingmodule,phase-shiftalgorithm,andantennastabilizedmodule.Keywords:phasedarrayantenna,trackingsystem,mechanicalscanandphasescan,M

3、EMSgyro,steptrackingV上海交通大学硕士学位论文上海交通大学硕士学位论文第一章绪论1.1概述随着社会信息化的发展，越来越多的信息通过卫星进行传输，卫星在通信、广播、导航定位、气象服务、遥感遥测、地球资源、环境监测、技术侦查等方面显示出了非常重要的价值。卫星通信己成为重要的现代化通信手段，在商用和军事上都获得了广泛的应用。卫星通信具有通信距离远，建站成本与通信距离无关，覆盖范围大，通信方式灵活多样，以广播方式工作，便于实现多址链接，通信容量大，能传送的业务类型多，性能稳定可靠，灵活机动

4、，受地理和[1]自然环境限制较少等优点，在现代信息传输中占有越来越重要的地位。其中卫星移动通信自上世纪90年代以来得到了迅猛的发展，全球性的系统(如Inmarsat系统)和区域性的系统(如北美的AMSC系统和澳大利亚的Mobilesat系统)都已经投入运行，并且在地质勘探和抢险救灾等许多方面都发挥了重要的作用。所谓卫星移动通信是指借助于通信卫星在固定地面站与移动站(如车载站、机载站)或者移动站与移动站之间提供通信链路的通信系统。移动卫星天线稳定跟踪系统能够在载体(车、船、飞机)运动中接收卫星信号或进行

5、发射、接收双向通信，也就是俗称的“动中通”。移动卫星天线稳定跟踪系统采用激光制导、遥测天线控制技术、GPS卫星定位等技术，能自动捕获目标卫星，采用先进的自跟踪技术，能在载体运动的情况下，对卫星进行高精度的自动跟踪。通过卫星在移动过程中直接通信，不间断地双向传输图像、数据、语音等多媒体信息，进行电视直播、电视转播、语音通讯、视频会议、远程调度管理，应用于电视直播、卫星通信、转播车、电视台、银行、军队、军舰、气垫船、水陆两用坦克、公安、以及大型调度管理系统。车载卫星通信技术在军用和民用两方面的用途都十分广

6、泛，例如战场军事通信，反恐应急通信，大型活动新闻采访、救灾抢险现场报道等活动。而地面固定站的卫星通信系统手动调节捕获卫星的信号，产生偏差后也不能自动修正，体积一般也很庞大。而本文研究的是车载混合相控阵卫星通信系统体积小，能够在汽车移动过程中自动捕获和跟踪卫星信号，从而获得稳定的通信质量。1上海交通大学硕士学位论文第一章绪论本系统一般安装在移动载体顶部，车载卫星通信的例子如图1-1所示。图1-1车载卫星通信的例子Fig.1-1Anexampleofvehicle-bornesatellitecommun

7、ication这类系统机动性强、抗干扰能力强、接收信号能力强、保密性强，其关键技术在于天线的稳定和跟踪能力，即能很好地隔离载体的运动对天线平台的姿态影响，并且在各种气象环境条件下保证天线始终高精度地对准卫星，实现运动中连续卫星通信，具有很大的军事和民用价值。载体在运动过程中，由于姿态和地理位置发生变化，会使卫星天线的指向偏离卫星，造成通信中断，必须对载体的这些变化进行隔离，使天线始终对准卫星。移动卫星天线稳定跟踪系统跟踪卫星的方式有自动跟踪和惯导跟踪两种。自动跟踪是依靠卫星信标进行天线闭环伺服跟踪；惯

8、导跟踪是利用陀螺导组合敏感载体的变化进行天线跟踪。这两种跟踪可根据现场情况自动切换：当系统对星完毕转入自动跟踪后，以自动跟踪方式工作，同时惯导系统也进入工作状态，并不断输出天线方位和俯仰等数据；当由于遮挡或其它原因引起天线信标信号中断时，系统自动切换到惯导跟踪方式。天线品种繁多，有结构简单的半波振子，螺旋等线天线，有形式复杂的喇叭，多反射器等面天线。天线的工作频段，从几MHz的超短波到数GHz的毫米波，跨度十分宽广。然而在实际工程场合，为了使表征天线品质