Bàn xoay theo dõi vệ tinh là một nền tảng quay có độ chính xác cao, có khả năng tự động căn chỉnh và liên tục theo dõi các vệ tinh nhân tạo di chuyển trong không gian. Nó thường bao gồm hai phần chính: cấu trúc cơ khí của bàn xoay và hệ thống điều khiển theo dõi.

Các thành phần chính

1. Bàn xoay cơ khí

Dạng cấu trúc: Thường là loại phương vị-góc ngẩng, có nghĩa là nó có thể quay tự do theo hướng ngang (góc phương vị) và hướng dọc (góc ngẩng). Một số thiết kế đặc biệt cũng áp dụng các trục XY hoặc các dạng khác.

Hệ thống truyền động: Động cơ có độ chính xác cao (chẳng hạn như động cơ servo hoặc động cơ bước) và bộ giảm tốc được sử dụng để điều khiển bàn xoay di chuyển trơn tru và chính xác.

Thiết bị hỗ trợ: Nhiều thiết bị khác nhau được gắn trên bàn xoay, phổ biến nhất là ăng-ten liên lạc vệ tinh (ăng-ten parabol), nhưng nó cũng có thể là kính thiên văn quang học, máy đo khoảng cách laser, radar hoặc thiết bị thu thập thông tin tình báo điện tử, v.v.

2. Hệ thống điều khiển theo dõi

Bộ điều khiển trung tâm: Một máy tính hoặc bộ xử lý chuyên dụng là "bộ não" của bàn xoay.

Thuật toán theo dõi:

Theo dõi chương trình: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất. Dựa trên các thông số quỹ đạo vệ tinh đã biết (dữ liệu TLE), kết hợp với vị trí địa lý và thời gian chính xác của bàn xoay, bộ điều khiển tính toán góc phương vị và góc ngẩng của vệ tinh theo thời gian thực, sau đó điều khiển bàn xoay hướng đến vị trí đó.

Theo dõi tự động: Chủ yếu được sử dụng trong liên lạc vệ tinh. Ăng-ten phát hiện cường độ tín hiệu vệ tinh nhận được (chẳng hạn như tín hiệu beacon). Nếu tín hiệu yếu đi, hệ thống điều khiển bàn xoay thực hiện quét phạm vi nhỏ để tìm điểm có tín hiệu mạnh nhất, do đó duy trì sự căn chỉnh tối ưu mọi lúc. Các kỹ thuật phổ biến bao gồm theo dõi bước và quét hình nón.

Cảm biến: Chúng bao gồm các bộ mã hóa có độ chính xác cao cung cấp phản hồi về vị trí góc thực tế của bàn xoay, tạo thành một vòng điều khiển kín để đảm bảo độ chính xác khi chỉ hướng. Một bộ thu GPS cũng sẽ được tích hợp để lấy thông tin thời gian và vị trí chính xác.

Các kịch bản ứng dụng chính

Bàn xoay theo dõi vệ tinh là thiết bị quan trọng trong các hệ thống mặt đất ứng dụng vệ tinh và được sử dụng rộng rãi trong:

1. Liên lạc vệ tinh

Liên lạc di động: Được lắp đặt trên xe cộ, tàu thủy và máy bay, nó duy trì kết nối liên tục với các vệ tinh liên lạc trong khi di chuyển, cho phép truyền internet, điện thoại và video không bị gián đoạn.

Liên lạc cố định: Được sử dụng cho liên lạc khẩn cấp, xe phát sóng tin tức, v.v., yêu cầu triển khai nhanh chóng và căn chỉnh với vệ tinh.

Trạm VSAT: Một số thiết bị đầu cuối VSAT cần theo dõi nhiều vệ tinh hoặc vệ tinh quỹ đạo thấp cũng sử dụng bàn xoay theo dõi.

2. Khoa học và Khám phá Không gian

Đo khoảng cách laser vệ tinh: Điều này liên quan đến việc phát ra các xung laser về phía vệ tinh và nhận ánh sáng phản xạ của nó để đo chính xác khoảng cách giữa Trái đất và vệ tinh. Nó được sử dụng để xác định trường hấp dẫn của Trái đất và theo dõi chuyển động vỏ Trái đất. Điều này yêu cầu bàn xoay có độ chính xác chỉ hướng và tốc độ theo dõi cực cao.

Quan sát quang học: được sử dụng để quan sát và chụp ảnh các vệ tinh đi qua để lập danh mục, nhận dạng hình thái hoặc nghiên cứu khoa học.

3. Quân sự và Quốc phòng

Trinh sát điện tử: chặn và phân tích tín hiệu từ các vệ tinh của kẻ thù để thu thập thông tin tình báo.

Theo dõi radar: Sử dụng radar để theo dõi và chụp ảnh các vệ tinh cụ thể.

4. Viễn trắc và điều khiển không gian

Trong các giai đoạn đầu của việc phóng tên lửa và đưa vệ tinh vào quỹ đạo, các ăng-ten lớn của trạm điều khiển mặt đất cần theo dõi chính xác tên lửa và vệ tinh để đo quỹ đạo, gửi lệnh và nhận dữ liệu viễn trắc.

5. Chuyển tiếp dữ liệu

Điều này được sử dụng để theo dõi các vệ tinh chuyển tiếp (chẳng hạn như sê-ri "Thiên Liên" của Trung Quốc). Các vệ tinh này cũng đang chuyển động và các trạm mặt đất cần theo dõi chúng để nhận dữ liệu được chuyển tiếp từ các tàu vũ trụ khác (chẳng hạn như tàu vũ trụ, trạm vũ trụ và vệ tinh quỹ đạo thấp).