แท่นหมุนติดตามดาวเทียมเป็นแพลตฟอร์มหมุนที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถจัดตำแหน่งและติดตามดาวเทียมเทียมที่เคลื่อนที่ในอวกาศได้อย่างต่อเนื่องโดยอัตโนมัติ โดยทั่วไปประกอบด้วยสองส่วนหลัก: โครงสร้างทางกลของแท่นหมุนและระบบควบคุมการติดตาม

ส่วนประกอบหลัก

1. แท่นหมุนเชิงกล

รูปแบบโครงสร้าง: โดยปกติจะเป็นแบบ azimuth-pitch ซึ่งหมายความว่าสามารถหมุนได้อย่างอิสระในแนวระนาบ (มุม azimuth) และแนวตั้ง (มุม pitch) การออกแบบพิเศษบางอย่างยังใช้แกน XY หรือรูปแบบอื่นๆ

ระบบขับเคลื่อน: ใช้มอเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง (เช่น เซอร์โวมอเตอร์หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์) และตัวลดความเร็วเพื่อขับเคลื่อนแท่นหมุนให้เคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่นและแม่นยำ

อุปกรณ์สนับสนุน: อุปกรณ์ต่างๆ ติดตั้งอยู่บนแท่นหมุน ซึ่งทั่วไปที่สุดคือเสาอากาศสื่อสารดาวเทียม (เสาอากาศพาราโบลา) แต่อาจเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัล เครื่องวัดระยะเลเซอร์ เรดาร์ หรืออุปกรณ์รวบรวมข่าวกรองอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ

2. ระบบควบคุมการติดตาม

ตัวควบคุมหลัก: คอมพิวเตอร์หรือโปรเซสเซอร์เฉพาะที่เป็น "สมอง" ของแท่นหมุน

อัลกอริทึมการติดตาม:

การติดตามโปรแกรม: นี่เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปที่สุด อิงตามพารามิเตอร์วงโคจรของดาวเทียมที่ทราบ (ข้อมูล TLE) ร่วมกับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์และเวลาที่แม่นยำของแท่นหมุน ตัวควบคุมจะคำนวณมุม azimuth และ pitch ของดาวเทียมแบบเรียลไทม์ จากนั้นจึงขับเคลื่อนแท่นหมุนให้ชี้ไปยังตำแหน่งนั้น

การติดตามอัตโนมัติ: ใช้เป็นหลักในการสื่อสารผ่านดาวเทียม เสาอากาศตรวจจับความแรงของสัญญาณดาวเทียมที่ได้รับ (เช่น สัญญาณบีคอน) หากสัญญาณอ่อนลง ระบบจะขับเคลื่อนแท่นหมุนเพื่อทำการสแกนช่วงเล็กๆ เพื่อค้นหาจุดที่มีสัญญาณแรงที่สุด จึงรักษาการจัดตำแหน่งที่ดีที่สุดตลอดเวลา เทคนิคทั่วไป ได้แก่ การติดตามแบบขั้นบันไดและการสแกนแบบกรวย

เซ็นเซอร์: ซึ่งรวมถึงตัวเข้ารหัสที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับตำแหน่งเชิงมุมจริงของแท่นหมุน สร้างการควบคุมแบบวงปิดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในการชี้ นอกจากนี้ยังมีการรวมตัวรับสัญญาณ GPS เพื่อรับข้อมูลเวลาและตำแหน่งที่แม่นยำ

สถานการณ์การใช้งานหลัก

แท่นหมุนติดตามดาวเทียมเป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบภาคพื้นดินสำหรับการใช้งานดาวเทียม และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน:

1. การสื่อสารผ่านดาวเทียม

การสื่อสารเคลื่อนที่: ติดตั้งบนยานพาหนะ เรือ และเครื่องบิน ซึ่งจะรักษาการเชื่อมต่อกับดาวเทียมสื่อสารอย่างต่อเนื่องในขณะเคลื่อนที่ ทำให้สามารถส่งผ่านอินเทอร์เน็ต โทรศัพท์ และวิดีโอได้อย่างต่อเนื่อง

การสื่อสารแบบอยู่กับที่: ใช้สำหรับการสื่อสารฉุกเฉิน ยานพาหนะกระจายข่าว ฯลฯ ซึ่งต้องมีการปรับใช้อย่างรวดเร็วและการจัดตำแหน่งกับดาวเทียม

สถานี VSAT: เทอร์มินัล VSAT บางตัวที่ต้องติดตามดาวเทียมหลายดวงหรือดาวเทียมวงโคจรต่ำก็ใช้แท่นหมุนติดตามเช่นกัน

2. วิทยาศาสตร์และการสำรวจอวกาศ

การวัดระยะด้วยเลเซอร์ดาวเทียม: ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปล่อยพัลส์เลเซอร์ไปยังดาวเทียมและรับแสงสะท้อนเพื่อวัดระยะห่างระหว่างโลกและดาวเทียมอย่างแม่นยำ ใช้เพื่อกำหนดสนามโน้มถ่วงของโลกและตรวจสอบการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก ซึ่งต้องใช้แท่นหมุนที่มีความแม่นยำในการชี้และความเร็วในการติดตามสูงมาก

การสังเกตการณ์ด้วยแสง: ใช้ในการสังเกตและถ่ายภาพดาวเทียมที่ผ่านไปเพื่อจัดทำแคตตาล็อก ระบุสัณฐานวิทยา หรือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

3. การทหารและการป้องกันประเทศ

การลาดตระเวนทางอิเล็กทรอนิกส์: สกัดกั้นและวิเคราะห์สัญญาณจากดาวเทียมของศัตรูเพื่อรับข่าวกรอง

การติดตามเรดาร์: ใช้เรดาร์เพื่อตรวจสอบและถ่ายภาพดาวเทียมเฉพาะ

4. การวัดระยะไกลและการควบคุมอวกาศ

ในช่วงแรกของการปล่อยจรวดและการใส่ดาวเทียมเข้าสู่วงโคจร เสาอากาศขนาดใหญ่ของสถานีควบคุมภาคพื้นดินจำเป็นต้องติดตามจรวดและดาวเทียมอย่างแม่นยำ เพื่อวัดวงโคจร ส่งคำสั่ง และรับข้อมูลการวัดระยะไกล

5. การถ่ายทอดข้อมูล

สิ่งนี้ใช้เพื่อติดตามดาวเทียมถ่ายทอด (เช่น ชุด "Tianlian" ของจีน) ดาวเทียมเหล่านี้ยังเคลื่อนที่ และสถานีภาคพื้นดินจำเป็นต้องติดตามพวกมันเพื่อรับข้อมูลที่ถ่ายทอดจากยานอวกาศอื่นๆ (เช่น ยานอวกาศ สถานีอวกาศ และดาวเทียมวงโคจรต่ำ)