車載衛(wèi)星天線的自動(dòng)跟蹤算法研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星通信的快速發(fā)展以及人們對(duì)移動(dòng)通信需求的不斷提高，以傳輸多媒體寬帶數(shù)據(jù)為主的車載衛(wèi)星通信得到了人們的普遍關(guān)注。在車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，天線的自動(dòng)跟蹤技術(shù)是保證通信質(zhì)量的關(guān)鍵。本文針對(duì)天線自動(dòng)跟蹤的速度與精度問題展開了深入研究，提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法。
　　步進(jìn)跟蹤由于設(shè)備簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于車載衛(wèi)星天線中。但是，由于步長(zhǎng)大小所引起的跟蹤速度和精度之間存在的矛盾，本文提出使用可變步長(zhǎng)的改進(jìn)算法:在遠(yuǎn)離目標(biāo)指向時(shí)步長(zhǎng)較大，跟

2、蹤較快;在接近目標(biāo)指向時(shí)步長(zhǎng)較小，跟蹤較慢，但跟蹤精度較高。同時(shí)，對(duì)于基本步進(jìn)跟蹤方法在車體運(yùn)動(dòng)過程中容易引起方向誤判等問題，本文提出使用雙向搜索的工作方式基本能夠避免方向誤判的出現(xiàn)。此外，在一維步進(jìn)跟蹤算法改進(jìn)的基礎(chǔ)上，本文提出在二維步進(jìn)跟蹤過程中驅(qū)動(dòng)天線沿梯度方向調(diào)整方位角和俯仰角的工作方式，實(shí)現(xiàn)了三維立體空間內(nèi)天線指向?qū)δ繕?biāo)衛(wèi)星方向的快速逼近。
　　相控陣天線的快速波束掃描能力是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的核心。針對(duì)如何改

3、善波束掃描的有效性和可靠性等問題，本文提出一種基于擾動(dòng)隨機(jī)逼近(SPSA)的改進(jìn)算法。該算法利用均勻分布天線相鄰單元陣內(nèi)相位差相等的約束條件，有效估算了接收信號(hào)強(qiáng)度關(guān)于相位差變化的梯度，調(diào)整移相器使相鄰單元相位差沿梯度方向變化，從而實(shí)現(xiàn)快速波束掃描與跟蹤。與多數(shù)一維俯仰面相位掃描不同，本文將改進(jìn)算法成功推廣應(yīng)用至方位面、俯仰面二維波束掃描，進(jìn)一步提高了天線的跟蹤效率。
　　對(duì)改進(jìn)的步進(jìn)跟蹤與波束掃描算法，本文分別進(jìn)行了相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)