本發(fā)明涉及衛(wèi)通相控陣天線領(lǐng)域，具體涉及一種衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、本節(jié)中的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、衛(wèi)通相控陣天線是一種通過固態(tài)電子器件開關(guān)切換實現(xiàn)波束掃描的天線，通常具有較高的增益，可實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。衛(wèi)通相控陣天線主要應(yīng)用于軍事通信、緊急救援通信和航空通信等領(lǐng)域，為民用和軍用飛機提供衛(wèi)星通信服務(wù)。

3、在實際使用中，衛(wèi)通相控陣天線安裝在飛機等高速移動載體上，需要飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供位置、姿態(tài)等信息，同時需要衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器為相控陣天線提供衛(wèi)星波束參數(shù)，相控陣天線根據(jù)這些信息計算波束指向進行幅相控制，完成波束掃描，實現(xiàn)相控陣天線的衛(wèi)星通信功能，保證相控陣天線與衛(wèi)星通信的可用性。除了衛(wèi)星通信功能外，衛(wèi)通相控陣天線在地面進行維護和測試的過程中，可以通過數(shù)據(jù)加載器對相控陣天線配置或軟件數(shù)據(jù)進行升級，也可以通過調(diào)試終端對相控陣天線配置或軟件數(shù)據(jù)進行升級，調(diào)試終端還可以下發(fā)測試指令控制衛(wèi)通相控陣天線波束指向，以便在暗室進行各種天線性能指標測試。

4、衛(wèi)通相控陣天線計算波束指向進行幅相控制，完成波束掃描，實現(xiàn)衛(wèi)星通信功能所需要的外部數(shù)據(jù)主要有兩個：一是提供位置、姿態(tài)等信息的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和提供衛(wèi)星波束參數(shù)的衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器，二是輸入測試指令提供波束指向參數(shù)的調(diào)試終端。此外，衛(wèi)通相控陣天線可以通過數(shù)據(jù)加載器或調(diào)試終端進行維護操作，提供配置或軟件數(shù)據(jù)升級功能。為了在滿足衛(wèi)星通信功能的同時符合維護和測試需要，衛(wèi)通相控陣天線需要對上述不同的外部數(shù)據(jù)輸入信息進行管理和控制。如果針對不同來源的輸入信息，都單獨設(shè)計不同的數(shù)據(jù)處理方法，會導(dǎo)致衛(wèi)通相控陣天線的控制邏輯混亂，功能實現(xiàn)顧此失彼，因此，亟需要“一種相控陣天線系統(tǒng)及其工作方法”，來處理不同外部數(shù)據(jù)輸入的各類參數(shù)，實現(xiàn)相控陣天線的衛(wèi)星通信功能，完成各種天線性能指標測試和維護功能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)及其工作方法，可綜合處理慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)加載器、調(diào)試終端等不同來源的外部數(shù)據(jù)輸入信息，為衛(wèi)通相控陣天線提供衛(wèi)星通信功能、維護和測試功能創(chuàng)造條件，防止在飛機飛行過程中出現(xiàn)誤調(diào)試和誤加載影響飛行安全和提供通信服務(wù)，從而提高衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)的可用性、健壯性和安全性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)，包括：

4、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠為相控陣天線提供實時的位置和姿態(tài)信息；

5、衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器，能夠為相控陣天線提供衛(wèi)星波束的參數(shù)信息；

6、數(shù)據(jù)加載器，能夠使用標準的數(shù)據(jù)加載協(xié)議向相控陣天線加載配置、軟件數(shù)據(jù)；

7、調(diào)試終端，能夠向相控陣天線下發(fā)測試指令，為相控陣天線提供衛(wèi)星通信所需的參數(shù)信息；還能夠使用標準的文件傳輸協(xié)議向相控陣天線加載配置、軟件數(shù)據(jù)；

8、天線數(shù)據(jù)處理器，能夠接收并處理由慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸入的位置、姿態(tài)信息和衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器輸入的衛(wèi)星波束參數(shù)信息，并根據(jù)衛(wèi)星波束信息、天線的位置和姿態(tài)信息計算天線的波束指向，發(fā)送至天線硬件控制器，最終實現(xiàn)波束掃描；還能夠接收并處理由數(shù)據(jù)加載器輸入的配置、軟件數(shù)據(jù)，進行完整性校驗，在天線下次上電啟動時應(yīng)用新的配置、軟件數(shù)據(jù)工作；還能夠接收并處理由調(diào)試終端輸入的天線的波束指向控制指令，發(fā)送至天線硬件控制器，最終實現(xiàn)波束掃描；還能夠接收并處理由調(diào)試終端輸入的配置、軟件數(shù)據(jù)，進行完整性校驗，在天線下次上電啟動時應(yīng)用新的配置、軟件數(shù)據(jù)工作；

9、天線硬件控制器，能夠接收由天線數(shù)據(jù)處理器下發(fā)的波束指向信息，執(zhí)行相控陣天線的波束幅相控制，實現(xiàn)波束掃描；

10、相控陣天線，能夠接收衛(wèi)星下發(fā)的數(shù)據(jù)信息和發(fā)射地面數(shù)據(jù)信息至衛(wèi)星。

11、本發(fā)明還提出了一種衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)的工作方法，基于上述的一種衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)，包括：

12、將相控陣天線分為三個工作狀態(tài)，分別為：初始化狀態(tài)、服務(wù)狀態(tài)和維護狀態(tài)；

13、在初始化狀態(tài)下，相控陣天線完成上電初始化動作；

14、在服務(wù)狀態(tài)下，相控陣天線接收飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置、姿態(tài)和衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器提供的衛(wèi)星波束參數(shù)，并計算波束指向進行幅相控制，完成波束掃描，實現(xiàn)相控陣天線的衛(wèi)星通信功能；

15、在維護狀態(tài)下，相控陣天線接收數(shù)據(jù)加載器或調(diào)試終端下發(fā)的配置、軟件數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)加載功能；相控陣天線還能夠接收調(diào)試終端下發(fā)的測試指令，根據(jù)測試指令進行波束指向幅相控制和波束掃描，完成天線測試功能。

16、進一步地，所述上電初始化動作，包括：硬件上電、軟件啟動、配置加載、健康檢查。

17、進一步地，當(dāng)相控陣天線上電或重啟時，相控陣天線進入初始化狀態(tài)，完成上電初始化動作后進入服務(wù)狀態(tài)。

18、進一步地，在服務(wù)狀態(tài)下，相控陣天線接收飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置、姿態(tài)和衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器提供的衛(wèi)星波束參數(shù)；天線數(shù)據(jù)處理器根據(jù)天線的位置信息、天線的姿態(tài)信息和衛(wèi)星位置信息，通過天線跟蹤算法計算當(dāng)前位置下天線的波束指向信息，并將其發(fā)送至天線硬件控制器；天線硬件控制器接收由天線數(shù)據(jù)處理器下發(fā)的波束指向信息后，根據(jù)波束指向信息執(zhí)行天線波束幅相控制，實現(xiàn)波束掃描和衛(wèi)星通信。

19、進一步地，在服務(wù)狀態(tài)下，當(dāng)相控陣天線系統(tǒng)運行異常時，自動觸發(fā)看門狗復(fù)位，相控陣天線進入初始化狀態(tài)。

20、進一步地，在服務(wù)狀態(tài)下，當(dāng)輪載離散信號為接地，且數(shù)據(jù)加載器連接天線數(shù)據(jù)加載端口時，相控陣天線進入維護狀態(tài)。

21、進一步地，在維護狀態(tài)下，相控陣天線接收飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置、姿態(tài)和衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器提供的衛(wèi)星波束參數(shù)，接收調(diào)試終端下發(fā)的測試指令，天線數(shù)據(jù)處理器根據(jù)天線的位置信息、天線的姿態(tài)信息和衛(wèi)星位置信息、測試指令，通過天線跟蹤算法計算當(dāng)前位置下天線的波束指向信息，并將其發(fā)送至天線硬件控制器；天線硬件控制器接收由天線數(shù)據(jù)處理器下發(fā)的波束指向信息后，根據(jù)波束指向信息執(zhí)行天線波束幅相控制，實現(xiàn)波束掃描、衛(wèi)星通信和天線性能指標測試；當(dāng)飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置姿態(tài)、衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器提供的衛(wèi)星波束參數(shù)，與調(diào)試終端下發(fā)的測試指令參數(shù)出現(xiàn)同一參數(shù)不同值的情況，優(yōu)先應(yīng)用調(diào)試終端下發(fā)的測試指令參數(shù)。

22、進一步地，在維護狀態(tài)下，相控陣天線接收數(shù)據(jù)加載器下發(fā)的配置、軟件數(shù)據(jù)，進行完整性檢查并存儲在非易失性存儲器中；接收調(diào)試終端下發(fā)的配置、軟件數(shù)據(jù)，進行完整性檢查并存儲在非易失性存儲器中；在相控陣天線下次上電或重啟時應(yīng)用最新加載的配置、軟件數(shù)據(jù)。

23、進一步地，在維護狀態(tài)下，當(dāng)輪載離散信號不為接地，或數(shù)據(jù)加載器及維護終端與天線的數(shù)據(jù)加載端口和調(diào)試端口斷開時，相控陣天線進入服務(wù)狀態(tài)；

24、在維護狀態(tài)下，當(dāng)相控陣天線系統(tǒng)運行異常時，自動觸發(fā)看門狗復(fù)位，相控陣天線進入初始化狀態(tài)。

25、與現(xiàn)有的技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

26、本發(fā)明根據(jù)國內(nèi)外民用航空市場對衛(wèi)通相控陣天線的通信、維護和測試需求，針對不同的外部數(shù)據(jù)輸入信息，提出了一種相控陣天線系統(tǒng)及其工作方法，用于處理不同使用場景下各種外部數(shù)據(jù)輸入信息；能夠綜合處理慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)通調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)加載器、調(diào)試終端等不同來源的外部數(shù)據(jù)輸入信息，根據(jù)衛(wèi)通相控陣天線的通信、維護和測試需求，將衛(wèi)通相控陣天線分為初始化狀態(tài)、服務(wù)狀態(tài)和維護狀態(tài)三個工作狀態(tài)，在服務(wù)狀態(tài)實現(xiàn)天線的衛(wèi)星通信功能，在維護狀態(tài)實現(xiàn)天線的維護和測試功能，通過不同條件觸發(fā)三個工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，為衛(wèi)通相控陣天線滿足衛(wèi)星通信功能、維護和測試功能要求創(chuàng)造條件，防止在飛機飛行過程中出現(xiàn)誤調(diào)試/誤加載影響飛行安全和提供通信服務(wù)，提高了衛(wèi)通相控陣天線系統(tǒng)的可用性、健壯性和安全性。