一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，當(dāng)天線進(jìn)入主瓣時(shí)，初始化跟蹤算法參數(shù)，確定天線轉(zhuǎn)角初始值，采用MonteCarlo方法產(chǎn)生同步擾動(dòng)向量；根據(jù)同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法，處理接收機(jī)系統(tǒng)的AGC信號(hào)，并通過對含噪音信號(hào)的AGC極值尋優(yōu)處理，得到AGC極值時(shí)的天線指向角。如果迭代過程達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大迭代次數(shù)，則跟蹤算法終止迭代，天線實(shí)現(xiàn)指向AGC極值，實(shí)現(xiàn)天線目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤，具有設(shè)備簡單、成本低、跟蹤精度高、快速性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星天線通信領(lǐng)域中的一種快速、高精度、低成本的衛(wèi)星天線自動(dòng)跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天線系統(tǒng)是衛(wèi)星通信地球站的重要組成部分之一，是實(shí)現(xiàn)正常接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)和向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的設(shè)備。由于星體的漂移、天線及座架、角度傳感器解調(diào)誤差等原因，天線常常不能對準(zhǔn)衛(wèi)星。因此，衛(wèi)星通信地球站通常需要配備天線跟蹤系統(tǒng)，保證天線能夠始終穩(wěn)定可靠地對準(zhǔn)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信站正常工作。
[0003]衛(wèi)星天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包含了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、精密機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、仿真技術(shù)、電機(jī)伺服控制技術(shù)、衛(wèi)星通訊技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，是機(jī)電一體化、自動(dòng)控制技術(shù)為主體，多個(gè)學(xué)科有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。
[0004]為了能夠使天線自動(dòng)快速、準(zhǔn)確的指向衛(wèi)星，需要采用自動(dòng)跟蹤算法。當(dāng)前衛(wèi)星天線自動(dòng)跟蹤算法中，主要有步進(jìn)跟蹤、圓錐掃描跟蹤、單脈沖跟蹤等，但是這幾種算法均存在各自的不足之處:(1)步進(jìn)跟蹤:設(shè)備簡單、價(jià)格低廉，但跟蹤精度與跟蹤速度之間相互矛盾，跟蹤精度不高；(2)圓錐掃描跟蹤:系統(tǒng)設(shè)備簡單，但是饋源永遠(yuǎn)偏離拋物面的焦點(diǎn)，天線增益下降；(3)單脈沖跟蹤:跟蹤精度高，但系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，具有易于實(shí)現(xiàn)、算法簡單、尋優(yōu)快速、高精度、成本低廉等特點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，包括以下步驟:
[0008]S1.天線轉(zhuǎn)動(dòng)搜索目標(biāo)，將檢測到的接收機(jī)AGC值與設(shè)定的AGC門限值進(jìn)行比較，若接收機(jī)AGC值小于AGC門限值，則天線繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以搜索目標(biāo)；當(dāng)接收機(jī)AGC值大于等于設(shè)定的AGC門限值時(shí)，天線進(jìn)入主瓣，執(zhí)行步驟S2 ；
[0009]S2.設(shè)定天線指向角的初始值色為天線進(jìn)入主瓣時(shí)的指向角；初始化同步擾動(dòng)隨
機(jī)逼近算法的參數(shù):設(shè)定增益序列ak=a/(k+A+l) α和擾動(dòng)序列ck=c/(k+1) y中的非負(fù)系數(shù)
a、C、α、Y、A,其中，k為迭代次數(shù)，k=0, I, 2，…；
[0010]S3.利用MonteCarlo方法產(chǎn)生一個(gè)2維隨機(jī)擾動(dòng)向量Ak;
[0011]S4.根據(jù)確定的擾動(dòng)序列Ck和2維隨機(jī)擾動(dòng)向量Λ k，確定天線在當(dāng)前天線指向
角元下的同步擾動(dòng)向量[(4+A.),(4-0,)r，天線分別轉(zhuǎn)動(dòng)到天線指向角砍+#,)和(,Δ)，并分別采集當(dāng)前的天線AGC信號(hào)，其值分別作為兩個(gè)損失函數(shù)測量值ΛΘ, + )和 K 色-CkAk)；[0012]根據(jù)損失函數(shù)測量值少(么+GAf)和-C1A1)，執(zhí)行步驟S5 ；
[0013]S5.由公式
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，其特征在于:包括以下步驟: S1.天線轉(zhuǎn)動(dòng)搜索目標(biāo)，將檢測到的接收機(jī)AGC值與設(shè)定的AGC門限值進(jìn)行比較，若接收機(jī)AGC值小于AGC門限值，則天線繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以搜索目標(biāo)；當(dāng)接收機(jī)AGC值大于等于設(shè)定的AGC門限值時(shí)，天線進(jìn)入主瓣，執(zhí)行步驟S2 ； S2.設(shè)定天線指向角的初始值為天線進(jìn)入主瓣時(shí)的指向角；初始化同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的參數(shù):設(shè)定增益序列ak=a/(k+A+l) α和擾動(dòng)序列ck=c/(k+1) r中的非負(fù)系數(shù)a、C、α、Y、A,其中，k為迭代次數(shù)，k=0, I, 2，…； S3.利用MonteCarlo方法產(chǎn)生一個(gè)2維隨機(jī)擾動(dòng)向量Ak； S4.根據(jù)確定的擾動(dòng)序列Ck和2維隨機(jī)擾動(dòng)向量Ak,確定天線在當(dāng)前天線指向角4下的同步擾動(dòng)向量
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，其特征在于:所述步驟S3中，隨機(jī)擾動(dòng)向量Ak為每個(gè)元素為根據(jù)Bernoulli分布產(chǎn)生的±1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)逼近算法的天線跟蹤方法，其特征在于:所述步驟S2中，α =0.602，Y =0.101，A為常值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取A <最大預(yù)期迭代次數(shù)X 10% ；a為常量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選??；c為常量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取為較小的正數(shù)。
【文檔編號(hào)】H01Q3/08GK103715507SQ201310739697
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王迎發(fā), 付強(qiáng), 閆少雄, 魏英杰 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所