卫星通信地面站跟踪技术研究

发射支路将通信设备处理的基带信号转为射频载波发送到卫星转发器。伺服子系统由伺服控制器（MCU）、执行电机、限位开关、电子罗盘、倾角仪及定位设备组成。伺服控制器根据GPS或北斗定位的经度、纬度和高度信息，电子罗盘和倾角仪的航向角度信息，结合目标卫星的在轨经度，计算出理论方位角、俯仰角和极化角，控制器根据理论角驱动电机带动天线运动到相应的角度，完成天线的初对准，随后进行步进跟踪，当信标接收机提供的AGC电平被伺服捕获后，伺服根据跟踪算法，驱动天线向信号能量最大值位置移动，最终将天线指向卫星位置，完成卫星信号的跟踪。

1跟踪算法研究

目前市面上的便携站由于成本和使用环境的问题，需要解决两个问题：一是电子罗盘的干扰问题，二是磁偏角的纠正问题。对于便携式设备，由于体积小、集成度高，因此，电子罗盘就需要集成在设备箱体里，然而复杂的电磁环境对磁阻电子罗盘的干扰异常复杂，需将设备内器件对电子罗盘的电磁干扰进行纠正，设备中采用校准法对磁场变化而引起的误差进行修正，使电子罗盘在设备中处于0误差状态。由于采用磁阻电子罗盘，其方位角传感器的采集值是以磁北为标准，因此采集值和理论值之间存在一个差值，即磁偏角。计算出的对星参数理论值需要根据磁偏角进行修正。根据IGRF2005地磁场模型，利用NOAA的NGDC提供的磁偏角计算程序，用磁偏角对方位角进行修正。此时，方位角的修正问题已解决，但是当使用环境附近具有强磁场或有较强的电磁干扰，这时电子罗盘自身无法进行环境的修正，就无法提供准确的方位角信息，天线就无法进行正确的指向，也无法建立起正常的通信，对于携行通信设备来讲带来了不便性，因此需要研究一种新的跟踪算法，解决外部干扰对电子罗盘带来的影响，确保设备的正常使用。

2软件算法

设备使用时，先将设备根据机械式指南针放置于面向正南的方向，随后开启一键通按钮，MCU根据设定的阈值对电子罗盘的误差值进行预判：首先MCU根据电子罗盘提供的方位信息进行判断，将理论方位值与实际方位值进行比较；如果之间的差值超过了设定的阈值，MCU会自动驱动电机将天线角度引导至理论角度；如果二者之间的差值没有超过阈值，则MCU会驱动电机将天线按照电子罗盘提供的方位信息进行运动，随后根据信标机的值进行步进跟踪。其软件算法流程图见图2.

3结语

本文论述了一种新型便携卫星静中通的系统架构，设计了一种新型跟踪控制算法，采用新的控制算法后，环境适应能力大大增强，使得系统的适应性扩大，通过试验对比，新的跟踪控制算法能使系统快速准确地对星，弥补了现有市面产品的缺陷，具有广泛的应用前景。

作者：阎凯 谢钊 郇一恒 赵丽强 单位：航天恒星科技有限公司