阅读说明：本技术 复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法 (Communication-in-motion system tracking method under complex shielding environment ) 是由 高巍 程金博 赵亮 雒骏鹏 吴红艳 张铮 兰琪 刘兆明 马行军 于 2020-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法,在动中通系统进入跟踪阶段后,在每个采样周期进行AGC信号电平判别,当信号电平不小于退出门限时,计时变量T置0,并是否是波束扫描调整周期中的最后时刻,若不是则执行常规跟踪策略,否则判断电平变化幅度数组最大值,如果小于AGC变化幅度阈值β,则执行对卫星的常规跟踪策略,否则系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向；当信号电平小于退出门限时,T自增；并将T与设定阈值比较,判断是保持进入遮挡前一刻时的波束指向或是执行扫描策略。本发明可避免动中通系统在部分遮挡情况下拉偏天线指向的问题,并且在长时间遮挡情况下,出遮挡时电平恢复速度较快。(The invention provides a method for tracking a communication-in-motion system in a complex shielding environment, after the communication-in-motion system enters a tracking stage, AGC signal level discrimination is carried out in each sampling period, when the signal level is not less than a quit threshold, a timing variable T is set to be 0, whether the signal level is the last moment in a beam scanning adjustment period or not is judged, if not, a conventional tracking strategy is executed, otherwise, the maximum value of a level change amplitude array is judged, if the signal level is less than an AGC change amplitude threshold value beta, the conventional tracking strategy for a satellite is executed, otherwise, a system antenna keeps beam pointing at the moment before shielding; when the signal level is less than the exit threshold, T is increased automatically; and comparing the T with a set threshold value, and judging whether the beam direction is kept before entering the shielding or a scanning strategy is executed. The invention can avoid the problem that the deflecting antenna points under the condition of partial shielding of the communication-in-motion system, and the level recovery speed is higher when the communication-in-motion system goes out of the shielding under the condition of long-time shielding.)

复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，具体为一种复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法。

背景技术

动中通系统广泛应用于军事领域和应急通信领域。动中通系统在实际使用场合中不可避免会出现被建筑物或树木遮挡的情况。对于天线系统被完全遮挡且遮挡时间较短的情况而言，其跟踪方法较为容易，即判断AGC信号电平为零时天线保持当前指向。但当天线经过树林等部分遮挡情况时，AGC信号并不完全为零，甚至在天线跟踪门限内，此时采用圆锥扫描等跟踪方法时，部分遮挡产生的电平在运算时会产生错误的航向校正值，导致天线指向被拉偏。另一种情况是通过长距离隧道等长时间遮挡，天线在出遮挡时由于航向漂移问题导致波束指向偏离目标，此时若仍采用圆锥扫描等跟踪方法，信号电平恢复速度较慢；当航向漂移较快时天线甚至不能跟踪到天线主波束内，严重影响通信性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种在复杂环境遮挡下的动中通系统跟踪方法，可避免动中通系统在部分遮挡情况下拉偏天线指向的问题，并且在长时间遮挡情况下，出遮挡时电平恢复速度较快。

本发明的技术方案为：

所述一种复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在初始寻星阶段，当动中通系统接收到的AGC信号电平超过跟踪门限后记录每个采样周期下的AGC信号电平大小；对于每个采样周期，记录前n个采样周期下的AGC信号电平值，形成数组，如对于第tn采样周期，记录前n个采样周期下的AGC信号电平值数组P_tn＝{p_t1,p_t2…p_tn}；

步骤2：对于每个采样周期，对其所记录的前n个采样周期下的AGC信号电平值进行筛选，获取其中的最大值和最小值，并记录两者之间的差值，如对于第tn采样周期，获取P_tn中AGC信号电平的最大值Pmax_tn和最小值Pmin_tn，并记录二者差值为v_tn＝Pmax_tn-Pmin_tn；这样对于每个采样周期，也能记录前m个采样周期各自所对应的电平值数组中的最大值和最小值差值，形成电平变化幅度数组，如对于第tm采样周期，电平变化幅度数组V_tm＝{v_t1,v_t2…v_tm}；

步骤3：在无遮挡情况下，系统完成对卫星的寻星和跟踪；其中在跟踪阶段仍然依据步骤一和步骤二中的过程，在每个采样周期中均记录对应的电平值数组和电平变化幅度数组；

步骤4：进入跟踪阶段后，在每个采样周期进行AGC信号电平判别：

当信号电平不小于退出门限时，将预设的计时变量T置0，并判断当前采样周期是否是波束扫描调整周期中的最后时刻，若不是，则系统执行对卫星的常规跟踪策略，若是，则取当前采样周期对应的电平变化幅度数组中的最大值进行判断，如果该最大值小于设定的AGC变化幅度阈值β，则认为此时系统没有被遮挡，仍然执行对卫星的常规跟踪策略，否则认为系统被部分遮挡，系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向；

当信号电平小于退出门限时，计时变量T自增；

如果信号电平为零，表示系统处于完全遮挡情况，判断计时变量T是否超过设定的T3，若否，则系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向，若是，则执行扫描策略；

如果信号电平大于零，判断计时变量T是否超过设定的T1，若是，则执行扫描策略，若否，则系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向；

所述扫描策略为：在天线当前指向处进行方位方向扫描，且方位方向扫描的初始扫描方向与动中通系统之前在执行对卫星的常规跟踪策略时所采用的航向校正方向一致；如果扫描时间超过设定的T2时长，而AGC电平仍未达到或超过退出门限则系统重新进入寻星阶段。

进一步的，所述常规跟踪策略包括圆锥扫描跟踪策略或单脉冲跟踪策略。

进一步的，AGC变化幅度阈值β取系统无遮挡区域跟踪阶段的电平最大跌落值再加上设定余量。

进一步的，设定余量取1dB。

进一步的，T3根据系统中惯导组件的航向漂移速度和天线波束宽度确定，取值为惯导组件上电后航向漂移两倍波束宽度所需要的时间。

进一步的，T1根据系统中惯导组件的航向漂移速度、天线波束宽度以及系统性能确定；测试动中通系统在无遮挡情况下跟踪阶段的电平跌落平均值PdB，根据天线方向图计算PdB电平跌落时对应的波束方位方向偏移角度θ，测试惯导组件上电后航向漂移θ角度所需要的时间即为T1。

进一步的，T2取值为40S。

有益效果

本发明的有益效果：

1)可有效避免动中通系统在复杂遮挡情况下拉偏天线指向的问题；

2)天线长时间停留在部分遮挡区域也不会偏离目标，且遮挡消失后重捕获速度较快；

3)该方法简单有效，性能稳定，可应用于各种天线形式的动中通系统。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明所述复杂遮挡环境下动中通系统跟踪方法进入跟踪后的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

动中通系统在初始寻星阶段，系统接收到的AGC信号电平逐渐增大超过跟踪门限后记录每个采样周期下的AGC信号电平大小，形成一个长度为n的电平值数组，这个数组中记录当前采样周期的前n个采样周期的AGC信号电平值(包含当前周期)，在后续采样周期到来时将电平值数组中最早获取的AGC信号电平剔除，并记录下最新AGC信号电平，这样循环记录，例如，对于第tn采样周期，记录前n个采样周期下的AGC信号电平值数组为P_tn＝{p_t1,p_t2…p_tn}。

对于n的取值可以优选最佳的参数，因为取值过小会出现遮挡引起的误判情况，而取值过大则会导致在出遮挡后电平收敛速度较慢，本实施例中配合系统采样周期，选取n个采样周期为1.5秒作为最佳参数。

同样的，对于每个采样周期，我们还对其所记录的前n个采样周期下的AGC信号电平值进行筛选，获取其中的最大值和最小值，并记录两者之间的差值作为当前采样周期对应的AGC信号电平变化幅度，如对于第tn采样周期，获取P_tn中AGC信号电平的最大值Pmax_tn和最小值Pmin_tn，并记录二者差值为v_tn＝Pmax_tn-Pmin_tn。这样也可以建立一个长度为m的电平变化幅度数组，这个数组中记录当前采样周期的前 m个采样周期对应的AGC信号电平变化幅度(包含当前周期)，例如如对于第tm采样周期，电平变化幅度数组V_tm＝{v_t1,v_t2…v_tm}；并且这个电平变化幅度数组也采用循环记录的方式。

在无遮挡情况下，系统完成对卫星的寻星和跟踪，在跟踪阶段仍然依据上述过程，在每个采样周期中均记录对应的电平值数组和电平变化幅度数组。

进入跟踪阶段后，如图1所示，在每个采样周期进行AGC信号电平判别：

当信号电平不小于退出门限时，将预设的计时变量T置0，并判断当前采样周期是否是波束扫描调整周期中的最后时刻，若不是，则系统执行对卫星的常规跟踪策略，例如圆锥扫描跟踪策略或单脉冲跟踪策略，跟踪过程中进行航向校正；若是，则取当前采样周期对应的电平变化幅度数组中的最大值进行判断，如果该最大值小于设定的AGC变化幅度阈值β，则认为此时系统没有被遮挡，仍然执行对卫星的常规跟踪策略，否则认为系统被部分遮挡，此时不进行航向校正，系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向。

β的取值需要注意，过小会把系统正常跟踪状态下的电平跌落计入遮挡情况；过大会导致在遮挡情况下的处理不起作用，二者均会拉偏指向。所以本实施例中优选AGC 变化幅度阈值β取系统在无遮挡区域跟踪阶段的电平最大跌落值再加上1dB的设定余量。

当信号电平小于退出门限时，计时变量T自增；

如果信号电平为零，表示系统处于完全遮挡情况，判断计时变量T是否超过设定的T3，若否，则系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向，若是，则执行扫描策略；

如果信号电平大于零，判断计时变量T是否超过设定的T1，若是，则执行扫描策略，若否，则系统天线保持进入遮挡前一刻时的波束指向；

所述扫描策略为：在天线当前指向处进行方位方向扫描，且方位方向扫描的初始扫描方向与动中通系统之前在执行对卫星的常规跟踪策略时所采用的航向校正方向一致；如果扫描时间超过设定的T2时长，而AGC电平仍未达到或超过退出门限则系统重新进入寻星阶段。扫描范围优选天线五倍波束宽度。

上述阈值参数通过以下过程确定：

T3根据系统中惯导组件的航向漂移速度和天线波束宽度确定，取值为惯导组件上电后航向漂移两倍波束宽度所需要的时间，并优选可以通过多次测试取平均值方式获得。

T1根据系统中惯导组件的航向漂移速度、天线波束宽度以及系统性能确定；测试动中通系统在无遮挡情况下跟踪阶段的电平跌落平均值PdB，根据天线方向图计算 PdB电平跌落时对应的波束方位方向偏移角度θ，测试惯导组件上电后航向漂移θ角度所需要的时间即为T1。同样也可以优选通过多次测试取平均值方式获得。

T2取值为40S。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。