一种机载卫通天线预测控制方法研究

王 龙,严雅婧

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050000；2.天津交通职业学院，天津 300000)

0 引言

机载卫星通信天线是机载卫星通信数据链的主要组成设备之一，天线根据飞机的位置、航向、姿态(横滚、俯仰)调整转动角度保证空间指向不变，以确保对准卫星。天线保持对准卫星不仅需要可靠的天线伺服控制系统，还要求有高精度、低延时的飞机航向、姿态数据。但工程实际中飞机航向、姿态数据往往存在更新周期较长，延迟大的现象，天线所需航向、姿态数据变化不及时，导致天线跟踪精度差，信号信噪比低，影响卫星通信质量。

本文首先对天线伺服系统和控制角度计算进行介绍，然后针对天线伺服控制中所需飞机航向、姿态数据时效性差的问题，在现有伺服控制系统上引入了一种基于最小二乘法的三次多项式姿态变化曲线拟合并实施预测控制，该方法具有可靠性高，计算量小，易于在嵌入式系统实现等优点。最后通过对某型天线进行动态测试，证明了该方法能够显著提高天线跟踪精度。

1 天线控制系统介绍

1.1 系统组成介绍

天线伺服控制系统由天线控制单元、驱动电机、角度编码器等组成。以方位-俯仰型座架结构为例，方位电机带动天线水平转动，俯仰电机带动天线竖直转动，角度编码器分别反馈方位、俯仰的角度。天线控制单元主要由控制芯片DSP、电机驱动器、信标接收机组成。DSP采集飞机姿态、信标接收机数据、天线角度、监控指令，进行对星角度计算、伺服环路计算，完成天线指向闭环控制等，其中核心部分为角度计算和环路控制。……