动中通控制算法

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1、版木号VI.01密级内部阶段标记SDZT-55型动中通控制分系统设计方案DZT-55-FA01编写校对审核标审批准1概述DZT-55型动中通天线系统是一种Ku频段低剖面型动中通天线。该天线用多喇叭线性阵作馈源，照射一个矩形反射面形成一个收发共用的高增益天线。与传统抛物面式动中通天线比较，具有低高度、一体化、装车方便等特点。2引用文件a）《DZT-55型动中通系统技术协议》b）《DZT-55型动中通系统研制任务书》3任务要求及分析3.1任务要求3.1.1伺服控制与跟踪技术要求a）天线方位转动：选用微波中频混合型双路旋转关节

2、。b）天线俯仰转动：用直线往复运动变换为转动的机械关节。c）天线位置确主：用GPS系统，实现天线座位置确定，并用控制软件计算出天线预定的方位角、俯仰角和极化角。d）天线位置变化：用陀螺仪、位置倾斜仪作传感器把位置变化信息输入到控制软件，调整姿态变化。e）驱动装置：天线方位、俯仰、发射极化、接受极化各用一个驱动马达和相关的传动结构。保证天线波束跟踪和极化跟踪。f）天线低频：直径小于1300mm,包含结构布局。整个结构系统均置于其上：包括，天线反射面及其运动部件；线源及其馈电网络；微波部件（含收发双工器、极化合成器、极化跟随

3、器等）；伺服控制部件、传感器及马达，以及旋转关节等，均置于其上。g）跟踪方式：自动跟踪h）速度和加速度汽车行驶速度：不小于160Km/h；火车350Km/h天线转动最人角速度（方位、俯仰）：50°/s天线转动最大角速度（极化）：20°/s跟踪范围方位：360°连续俯仰：20°-70°极化：+95°跟踪精度（RMS）：J）犬线转动角加速度（方位）:200°/s2天线转动角加速度（俯仰）:100°/s天线转动角加速度（极化人50°i)跟踪精度W0.5°k)再捕获：（信号丢失3分钟内）〈3秒1)曲跟踪误差产生的天线增益下降（均

4、方根值）<0.2dB3.1.2环境适应性要求a）工作温度：-20°C〜+55°C；b）储存温度:-40°C〜+70°C；c）结构要求：防尘，防雨，抗风；d）天线应具有三防；e）在六级风的环境条件下应能保证精度，8级风不应损坏；3.2任务分析根据以上任务要求，伺服分系统要完成的主要工作有以下几个方面。a）选择合适的跟踪控制方案；b）选择标定方位、俯仰和极化的起始零位的方法；c）选择消除由于天线运动引入偏差的方法；d）选用感知方位、俯仰、极化位置的传感器；e）选用感知姿态（偏航、滚动、俯仰）的传感器；f）根据GPS给出的站址

5、（经度、维度、海拔）位置和选用的卫星位置，计算出天线的方位、俯仰和极化方向，利用驱动电路对天线的方位、俯仰和极化进行预置；当位置发生变化时，利用位置变化的传感器得到的误差信号，馈入伺服驱动执行机构控制犬线指向；可采用信号峰值跟踪方法对较小的偏差进行补偿式跟踪。极化跟踪也可利用峰值跟踪完成。4方案设计4.1伺服控制系统功能a）手控功能，用于调试时对天线方位、俯仰和极化轴的运动控制。増强了使用的可靠性和操作及调试的方便性。b）指向功能，完成对多个姿态和位置传感器数据的采集和处理，同时输出相应的电压信号来控制电机的起停和转动，

6、进而来调整天线的方位角、俯仰角和极化角，实现准确对星。c）口动跟踪功能。d）监控功能，可通过上位机方便实现对天线系统的状态监视及操作。3.2分系统工作原理伺服控制分系统组成原理框图见图1.该系统由上位机、主控单元、驱动单元以及电机组成。图1伺服控制分系统组成原理框图伺服系统主要伺服控制单元、控制处理电路（PID板和电平转换板）、方位、俯仰极化电机及驱动器、GPS、惯导装置和方位角度编码器等部分组成。系统为指向工作方式。该方式是出主控单元根据跟踪信息和当前角位置信息，所完成的位置及速度控制。4.3指向子系统工作原理已知静止

7、卫星的位置，经度入S,距地面高度hs,地球半径R,对于动屮通系统来讲，主耍是因为载体本身处在不断运动中，此时车辆（或其他载体）有姿态角：偏航角屮，俯仰角3,滚动角8。天线对准卫星时的方位角AS俯仰角ES极化角P'（线极化时），应按下列公式计算：・■fy_A'=tg-lx，(1)zfEf=sin-lJx，2+y，2+z，2(2)P‘=tg-l[sin(Xg-Xs)/tg4)g](3)（P‘是定义为：系统LNA的宽边与人地垂直时为0。，从天线后端旋转馈源，顺时针转I"为正，逆时针转P'为负）而”，yJz‘满足ryfLzCOS

8、3.COS屮=sino).sin6.cosip—cos6.sinip-sin&sinW—sino)cos&cosi

9、jcosco.sinipcosS・cosip+sino).sinS.sinipsin&cosip一sinco.cos8・simpsinco—sin6.cosu)cosco・cosSrX-iyZ-(4)（