摘 要：針對(duì)Ｋａ 頻段７． ３ ｍ 車載遙感站天線高精度標(biāo)校、窄波束跟蹤等應(yīng)用需求，提出一種多數(shù)據(jù)源融合的跟蹤控制方法。該方法采用雙ＧＰＳ ／ 北斗定北和太陽(yáng)標(biāo)校相結(jié)合的角度校準(zhǔn)方法，提高了天線捕獲概率，解決了車載站天線難捕獲以及車載站轉(zhuǎn)場(chǎng)后伺服高精度角度標(biāo)校的問(wèn)題；綜合利用天線系統(tǒng)中的接收機(jī)跟蹤誤差數(shù)據(jù)、程序跟蹤點(diǎn)位數(shù)據(jù)、外部引導(dǎo)角度數(shù)據(jù)和天線實(shí)時(shí)角度測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)自適應(yīng)加權(quán)最小二乘方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合跟蹤，提高了車載站天線伺服控制系統(tǒng)跟蹤精度和跟蹤性能。測(cè)試結(jié)果表明，組合標(biāo)校方法實(shí)現(xiàn)天線外場(chǎng)角度標(biāo)校精度優(yōu)于０． ０２°；多源融合跟蹤與單一數(shù)據(jù)源跟蹤相比，伺服控制系統(tǒng)跟蹤誤差減小了３０％ 以上，跟蹤精度優(yōu)于１ ／ １５ 個(gè)波束寬度。驗(yàn)證了組合標(biāo)校和多源融合跟蹤方法的有效性，可用于指導(dǎo)大口徑高頻段遙感接收天線伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：車載站；Ｋａ 頻段；伺服系統(tǒng)；融合跟蹤；太陽(yáng)標(biāo)校

中圖分類號(hào)：ＴＮ８２０． ３ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

文章編號(hào)：１００３－３１０６（２０２４）１０－２３９３－０８

０ 引言

隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)和低軌衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)更大傳輸帶寬和更高傳輸速率的需求越來(lái)越迫切。國(guó)內(nèi)外低軌衛(wèi)星均已采用Ｋａ 頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)下傳［１－４］或衛(wèi)星通信［５］。國(guó)內(nèi)Ｋａ 頻段地面站的數(shù)量越來(lái)越多，而Ｋａ 頻段地面站面臨的關(guān)鍵是需要解決地面站天線對(duì)低軌衛(wèi)星目標(biāo)的窄波束高概率捕獲［６］和高精度跟蹤［７－９］等問(wèn)題。Ｋａ 頻段天線波束較窄、地面站天線運(yùn)動(dòng)速度快，這些都對(duì)地面站天線跟蹤Ｋａ 頻段低軌衛(wèi)星的跟蹤性能、指向精度以及跟蹤捕獲概率提出了更高的要求。

近年來(lái)，對(duì)Ｋａ 頻段遙感接收天線跟蹤控制技術(shù)的研究受到國(guó)內(nèi)的關(guān)注和重視，在Ｓ 頻段跟蹤的同時(shí)增加Ｋａ 頻段指向角度偏置功能，Ｓ 頻段跟蹤時(shí)引導(dǎo)Ｋａ 頻段跟蹤方法［６］、變積分ＰＩＤ 與計(jì)算機(jī)輔助跟蹤結(jié)合方法［７］、變積分ＰＩＤ 控制器方法［８］、積分式ＰＩＤ 控制器方法［９］、采用目標(biāo)測(cè)角輸出和角誤差電壓產(chǎn)生速度前饋控制信號(hào)進(jìn)行高精度跟蹤的復(fù)合控制方法［１０］、寬帶檢測(cè)結(jié)合窄帶跟蹤方法［１１］等，在高精度跟蹤方面都取得了較豐碩的研究成果，提高了天線跟蹤精度。這些研究成果大多聚焦在改進(jìn)和完善ＰＩＤ 控制器、跟蹤捕獲方式、復(fù)合控制等技術(shù)研究上。然而，這些成果大多都是依賴于單一數(shù)據(jù)源的單脈沖跟蹤，容易受到信號(hào)噪聲和干擾的影響。為克服這些問(wèn)題，提高Ｋａ 頻段天線伺服控制系統(tǒng)跟蹤精度和捕獲概率，本文提出一種基于最小二乘的分組動(dòng)態(tài)加權(quán)多數(shù)據(jù)源融合的控制方法、基于雙ＧＰＳ ／ 北斗定北裝置和太陽(yáng)跟蹤的組合角度校準(zhǔn)方法，解決了車載遙感站天線波束窄、難捕獲和跟蹤精度低以及車載站轉(zhuǎn)場(chǎng)后高精度角度標(biāo)校等難題，為Ｋａ 頻段大口徑車載遙感地面站天線研發(fā)提供了一種有效的跟蹤控制方法。