CN101365122A - 一种便携式频谱数字寻星仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式频谱数字寻星仪，其主要功能是：卫星位置寻找，在安装卫星天线时提供准确的卫星位置。本发明为便携式寻星仪，且自身带有供电单元，为用户的使用与操作带来了极大的方便。本发明的数字寻星仪预设了大量的卫星频道表供用户来使用，用户只要选择卫星名称就可以进入对卫星信号的测量，免去了很多查找卫星频道表的前期工作。本发明的数字寻星仪还提供根据本地经纬度获取卫星天线参数，使用户很方便地实现了对卫星天线位置的初步定位，提高了寻星速度，并可以随时从仪器网站下载最新的卫星频道数据，以保证仪器存储数据和卫星频道参数数据一致。

Description

一种便携式频谱数字寻星仪

技术领域

本发明涉及卫星信号测量技术，尤指一种便携式频谱数字寻星仪。

背景技术

目前，现有的卫星信号测量装置没有提供独立的电源供电，在测量卫星信号之前，必须串联在卫星天线与接收机之间，而且主要是通过测量模拟信号场强的强度值的大小作为寻找卫星的依据，不能准确对卫星进行定位。现有的卫星信号测量装置必须将电源引至卫星天线处，给用户的使用与操作带来了极大的不便。

当前，在卫星信号传输中，绝大部分传输均采用数字信号，所以现有的通过测量模拟信号来寻找卫星的卫星信号测量装置已经不符合当前应用的要求了。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种便携式频谱数字寻星仪，能够准确对卫星进行定位。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

信号获取单元(101)，所述信号获取单元(101)包括从CPU和键盘阵列J4，信号获取单元(101)由从CPU控制，通过键盘阵列输入需要寻找的卫星标识，从CPU通过时钟控制线和数据控制线与主控单元(100)的主CPU相连接，并通过数据控制线将获得的卫星标识发送给主控单元(100)的主CPU；

接口单元(104)，通过通信接口芯片从外部下载存有卫星参数的卫星频带表，并在主控单元(100)的控制下通过通信接口芯片的通信接口发送给主控单元(100)的主CPU，并通过主CPU的I2C总线存储到存储单元(103)中；同时当锁定卫星后，接口单元(104)还可以将码流传输到PC(USB2.0规范)，通过专用软件实时播放免费卫星节目。

主控单元(100)，接收来自信号获取单元(101)的数据控制线的卫星标识，根据该卫星标识查找所述卫星频道表，获取与该卫星标识对应的卫星参数，并将获得的卫星参数发送给卫星信号接收单元(102)；

卫星信号接收单元(102)，接收并存储来自主控单元(100)的卫星参数；在主控单元(100)的控制下，接收来自卫星的数字信号，并将接收到的来自卫星的数字信号发送给显示单元(105)显示、或者继续接收卫星信号；

显示单元(105)，在主控单元(100)的控制下在TFT液晶上显示人机接口界面，以及播放视频；

供电单元(106)，包括高频头直流13伏特DC13V、DC18V供电电路，以及系统供电电路；其中，高频头DC13V、DC18V供电电路的电压转换芯片输入为DC24V，在主控单元(100)的主CPU的控制下，输出DC13V、或者DC18V电压，为卫星信号接收单元(102)供电；系统供电电路输入为DC9V，通过集成变压芯片变换为+5V和+3.3V输出给便携式频谱数字寻星仪的需电芯片。

解码单元(107)，用于完成对卫星输入信号的解调，输出给TFT液晶AV信号，输出给音频部分节目伴音。

所述信号获取单元(101)进一步包括：通过所述键盘阵列输入数字寻星仪所在地的经纬度，并通过所述数据控制线发送给主控单元(100)的主CPU；

主控单元(100)进一步包括：接收来自信号获取单元(101)的经纬度信息，根据预设算法获取卫星天线参数，并将所述卫星天线参数通过所述LCD并行数据总线发送给显示单元(105)显示。

所述显示单元(105)进一步包括：通过指示条的长度显示所述接收到的卫星信号场强强度的强弱，指示条越长，所述卫星信号场强强度越高，误码率越小；实时显示卫星信号的频谱，实时播放卫星节目。

所述显示单元(105)根据所述接收到的卫星的数字信号的比特误码率的数值大小，判断当前接收到的卫星的数字信号的精确度，若误码率的数值越小，则信号场强强度越大，卫星信号越好；否则，需要进一步对卫星天线进行微调，以获取更好的误码率。

所述解码单元(107)进一步包括：在卫星锁定后，解码单元将高频头输出的码流解调成AV信号输出给显示单元(105)进行播放，解调出的伴音输出给音频单元，进行伴音播放。

所述便携式频谱数字寻星仪还包括：

音频单元，由U6及电阻和电容组成，U6为MC34119芯片，在所述主控单元(100)的控制下，主控单元(100)的主CPU的管脚40与U6的管脚1相连接，并在主控单元(100)的控制下提供各种声音；用于表示所述卫星信号场强强度的强弱，若频率越高，表明卫星信号场强强度越高。经过解码单元解码后，节目伴音通过U6输出给喇叭，进行伴音播放。

所述卫星信号接收单元(102)为数字广播卫星通信高频头；所述数字广播卫星通信高频头为F7HZ0194型号的高频头。

所述主CPU为LPC2134系列单片机；

所述从CPU为51系列单片机；

所述高频头DC13V、DC18V供电电路中的电压转换芯片为LNBP10(系列)芯片；

所述集成变压芯片为LM2717。

所述卫星标识为通过外设键盘输入的字母或数字符号；

所述卫星标识为卫星名称。

由上述技术方案可见，本发明为便携式寻星仪，且自身带有供电单元，为用户的使用与操作带来了极大的方便。

本发明的数字寻星仪预设了大量的卫星频道表供用户来使用，用户只要选择卫星名称就可以进入对卫星信号的测量，免去了很多查找卫星频道表的前期工作。

本发明的数字寻星仪提供根据本地经纬度获取卫星天线参数如仰角、方位角、极化角等，使用户很方便地实现了对卫星天线位置的初步定位，提高了寻星速度。

本发明的数字寻星仪可以实时扫描卫星频谱，在调星过程中根据频谱幅度值大小变化调整卫星天线，幅度值越大越接近正确方向，反之偏离正确方向。此种方法比传统方法更加直观，调星更加方便。

本发明的数字寻星仪可以根据实际测量卫星频谱判断是否锁定。首先调出所选卫星的频谱，然后根据测量到的频谱是否与预存的频谱一致来判断是否锁定。调星过程中当测量到的频谱与预存频谱逐渐接近相同时，说明正在逐渐对准卫星。

本发明的数字寻星仪可以在锁定卫星后，实时播放卫星免费节目以及其伴音。

附图说明

图1是本发明数字寻星仪的组成框图；

图2是本发明主控单元与显示单元的电路图；

图3是本发明信号获取单元的电路图；

图4是本发明存储单元电路图；

图5是本发明接口单元电路图；

图6是本发明高频头DC13V、DC18V供电电路；

图7a，7b是本发明系统供电电路图。

图8(a-e)是本发明系统解码电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举较佳实施例，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明数字寻星仪的组成框图，如图1所示，包括：

信号获取单元101，用于从外部获取需要寻找的卫星标识，并将该卫星标识发送给主控单元100。所述卫星标识可以是通过外设键盘输入的字母或数字符号等，如卫星名称；或者从外部获取数字寻星仪所在地的经纬度，比如通过外设键盘输入；

主控单元100，用于对数字寻星仪中各组成单元进行控制，协调各单元之间的工作。主控单元100接收来自信号获取单元101的卫星标识，根据该卫星标识查找存储在存储单元103中的卫星频道表，获取与该卫星标识对应的卫星参数如寻星频率、下行频率、符码率、高频头供电的电压、卫星方位经度等，并将获得的卫星参数发送给卫星信号接收单元102；接收来自信号获取单元101的经纬度信息，根据预设算法计算出卫星天线的三个重要参数，即方位角、仰角和极化角，并将卫星天线参数通过显示单元105显示。

这里，通过经纬度计算卫星天线参数的方法属于本领域技术人员公知技术，这里不再赘述，这里强调的是，本发明在寻星前，不用再通过额外的设备计算卫星参数，方便地对卫星天线位置的初步定位，提高了寻星速度。

卫星信号接收单元102，用于完成接收卫星天线信号，锁频和解码。具体包括：接收并存储来自主控单元100的卫星参数；在主控单元100的控制下，接收来自卫星的数字信号，解码后判断接收到的来自卫星的数字信号是否与存储的当前需要寻找的卫星的卫星参数一致，若一致，则锁定该卫星的数字信号，并在主控单元100的控制下，将接收到的来自卫星的数字信号发送给显示单元105显示；若不一致，则调整接收卫星天线，卫星信号接收单元102继续接收卫星信号。所述卫星信号接收单元102可以通过数字广播卫星通信高频头来实现，比如F7HZ0194型号的高频头等。

进一步地，在锁定卫星的数字信号后，卫星信号接收单元102还可以通过对卫星的数字信号中的误码率(BER，Bit Error Rate)的大小，判断当前接收到的卫星的数字信号精确度，若误码率的数值越小，则信号场强强度越大，卫星信号越好；否则，需要进一步对卫星天线进行微调比如改变数字寻星仪的天线的方向等，以获取更好的误码率。为了获得误码率，可以通过显示如指示条的长度来判断卫星信号场强强度最大的位置，在使用人员改变数字寻星仪的天线的方向时，观察指示条，若指示条越长，表明卫星信号场强强度越高。进一步地，可以增加音频单元，用于表示卫星信号场强强度的强弱，若频率越高，表明卫星信号场强强度越高。比如扬声器的频率越高，表明卫星信号场强强度越高。这样，使用人员可以非常方便、形象地获得卫星信号场强强度最好的卫星天线位置。

显示单元105，在主控单元100的控制下显示卫星天线参数、来自卫星的数字信号，卫星信号的频谱，以及播放卫星节目。

通过显示的卫星天线参数，数字寻星仪的使用人员可以非常容易地完成对卫星天线位置的初步定位，提高寻星速度。

供电单元106，用于完成对数字寻星仪的开关机以及各组成单元的稳压供电，特别地，提供卫星天线所需工作电压如13V、18V直流电压，以及22KHz控制信号等。

接口单元104，用于从外部下载用于存储卫星参数的卫星频带表，并在主控单元100的控制下存储到存储单元103中。接口单元104可以通过USB接口、串口等实现，这里不作限制，强调的是提供一接口从PC机等外部设备中获取卫星频道表，以保证数字卫星寻星仪存储的数据和卫星频道参数数据一致。

图2是本发明主控单元与显示单元的电路图，主控单元100由主CPU(U1)控制，U1可以采用NXP公司的LPC2134系列单片机，通过TFT并行数据总线D0～D7(管脚13～20)、地址总线A0-A5(管脚7～12)，设置显示内容、地址以及颜色；主控单元100通过CS-M-V(管脚4)切换显示模式(视频播放，寻星模式)。

图3是本发明信号获取单元101电路图，用于从外部获取需要寻找的卫星标识，并将该卫星标识发送给主控单元100。信号获取单元101由从CPU(U3)控制，其中U3可以采用51系列单片机，U3的管脚3和管脚6分别与主CPU的时钟KEY_CLK以及数据KEY_DATA控制线相连接，通过时钟KEY_CLK控制线，与主CPU保持时钟同步，通过数据KEY_DATA控制线与主CPU交互信息。所述卫星标识可以是通过外设键盘输入的字母或数字符号等，如卫星名称。J4为一键盘阵列，通过该键盘阵列可实现外部信号的输入。

图4是本发明存储单元电路图，主控单元100通过I2C总线与存储单元103进行通信，存储单元103中存储系统参数，卫星参数，测量结果等。

图5a、5b是本发明接口单元电路图，接口单元104可以包括U7，U7为通信接口芯片，用于连接本发明数字寻星仪与计算机，作为卫星参数更新的接口。U7可以是RS232、RS422等接口芯片，具体实现属于现有技术。接口单元104可以包括U8用于实时传输码流，作为卫星参数更新的接口。U8可以是CY7C68013-56等USB芯片。同时可以接口单元104还可以包括音频单元U6，U6可以是现有MC34119芯片，主控单元100中U1的管脚40与U6的管脚1相连接，并在主控单元100的控制下提供各种声音以及卫星节目伴音。

图6是本发明高频头直流13伏特(DC13V)、DC18V供电电路，不同的高频头如KU波段和C波段需要不同的供电电压，U9为电压转换芯片，可以采用现有LNBP10芯片。U9的输入(管脚1和管脚2)为DC24V，在管脚4、5、7、9的控制下，输出DC13V、或者DC18V电压，具体控制可参见芯片资料，这里不再赘述。主控单元100的管脚44、45、46、53分别与U9的管脚4、5、7、9相连接，调整高频头供电单元提供DC13V、或者DC18V电压，以为KU波段或C波段供电。

图7a，7b是本发明系统供电电路图，外接DC9V，通过LM2717可以得到5V、3.3V，为系统提供+5V，如图中的VCC，和+3.3V如图中的3V3。

图8(a-e)是本发明系统解码电路图，CT212为主控解码芯片，EN29f40为rom用于固化程序。解码电路将由高频头输出的卫星码流信号解调成Av输出给105单元显示，解调出伴音给音频单元播放。

在完成寻找卫星后，使用人员可以通过显示的来自卫星的数字信号决定是否需要存储当前寻找到的卫星信号。

除此之外，本发明数字寻星仪电池电量很大，待机时间长，体积较小。

本发明数字寻星仪提供彩色图形化用户界面，易操作性强，用户还可以利用数字寻星仪配套软件轻松更改已存储的卫星频道表数据，以及用户所在地的经纬度。

在数字寻星仪所存储的卫星频道表中，若不存在当所需寻找的卫星名称、或存储的卫星参数发生变化时，用户可使用数字寻星仪配套软件，手工输入所要寻找卫星的其中一个频道的参数，如本振频率，下行频率，符码率，高频头供电电压，卫星方位经度等等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，主要功能是：卫星位置寻找，在安装卫星天线时提供准确的卫星位置。该便携式频谱数字寻星仪包括：

信号获取单元(101)，所述信号获取单元(101)包括从CPU和键盘阵列J4，信号获取单元(101)由从CPU控制，通过键盘阵列输入需要寻找的卫星标识，从CPU通过时钟控制线和数据控制线与主控单元(100)的主CPU相连接，并通过数据控制线将获得的卫星标识发送给主控单元(100)的主CPU；

接口单元(104)，通过通信接口芯片从外部下载存有卫星参数的卫星频带表，并在主控单元(100)的控制下通过通信接口芯片的通信接口发送给主控单元(100)的主CPU，并通过主CPU的I2C总线存储到存储单元(103)中；同时当锁定卫星后，接口单元(104)还可以将码流传输到PC(USB2.0规范)，通过专用软件实时播放免费卫星节目。

存储单元(103)，存储卫星参数信息以及系统参数信息；同时预存卫星频谱，在频谱寻星时可以调出数据进行对比寻星。

主控单元(100)，接收来自信号获取单元(101)的数据控制线的卫星标识，根据该卫星标识查找所述卫星频道表，获取与该卫星标识对应的卫星参数，并将获得的卫星参数发送给卫星信号接收单元(102)；

卫星信号接收单元(102)，接收并存储来自主控单元(100)的卫星参数；在主控单元(100)的控制下，接收来自卫星的数字信号，并将接收到的来自卫星的数字信号发送给显示单元(105)显示、或者继续接收卫星信号；

显示单元(105)，在主控单元(100)的控制下在TFT液晶上显示人机接口界面，以及播放视频；

供电单元(106)，包括高频头直流13伏特DC13V、DC18V供电电路，以及系统供电电路；其中，高频头DC13V、DC18V供电电路的电压转换芯片输入为DC24V，在主控单元(100)的主CPU的控制下，输出DC13V、或者DC18V电压，为卫星信号接收单元(102)供电；系统供电电路输入为DC9V，通过集成变压芯片变换为+5V和+3.3V输出给便携式频谱数字寻星仪的需电芯片。

解码单元(107)，用于完成对卫星输入信号的解调，输出给TFT液晶AV信号，输出给音频部分节目伴音。

2.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，所述信号获取单元(101)进一步包括：通过所述键盘阵列输入数字寻星仪所在地的经纬度，并通过所述数据控制线发送给主控单元(100)的主CPU；

3.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，主控单元(100)进一步包括：接收来自信号获取单元(101)的经纬度信息，根据预设算法获取卫星天线参数，并将所述卫星天线参数通过所述LCD并行数据总线发送给显示单元(105)显示。

4.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，所述卫星信号接收单元(102)进一步包括：根据所述接收到的卫星的数字信号的比特误码率的数值大小，判断当前接收到的卫星的数字信号的精确度，若误码率的数值越小，则信号场强强度越大，卫星信号越好；否则，需要进一步对卫星天线进行微调，以获取更好的误码率。所述卫星信号接收单元(102)为数字广播卫星通信高频头；所述数字广播卫星通信高频头为F7HZ0194型号的高频头。

5.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，所述显示单元(105)进一步包括：通过指示条的长度显示所述接收到的卫星信号场强强度的强弱，指示条越长，所述卫星信号场强强度越高，误码率越小；实时显示卫星信号的频谱，实时播放卫星节目。

6.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，所述解码单元(107)进一步包括：在卫星锁定后，解码单元将高频头输出的码流解调成AV信号输出给显示单元(105)进行播放，解调出的伴音输出给音频单元，进行伴音播放。

7.根据权利要求3所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，所述便携式频谱数字寻星仪还包括：

音频单元，由U6及电阻和电容组成，U6为MC34119芯片，在所述主控单元(100)的控制下，主控单元(100)的主CPU的管脚40与U6的管脚1相连接，并在主控单元(100)的控制下提供各种声音；用于表示所述卫星信号场强强度的强弱，若频率越高，表明卫星信号场强强度越高。经过解码单元解码后，节目伴音通过U6输出给喇叭，进行伴音播放。

8.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于：

所述主CPU为L P C 2 1 3 4系列单片机；

所述从CPU为51系列单片机；

所述高频头DC13V、DC18V供电电路中的电压转换芯片为LNBP10(系列)芯片；

所述集成变压芯片为L M 2 7 1 7。

9.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，实时扫描卫星频谱，在调星过程中根据频谱幅度值大小变化调整卫星天线，幅度值越大越接近正确方向，反之偏离正确方向。此种方法比传统方法更加直观，调星更加方便。

10.根据权利要求1所述的便携式频谱数字寻星仪，其特征在于，根据实际测量卫星频谱判断是否锁定。其工作原理是，每个卫星的频谱不同，根据测量到的频谱判断是否与预存的频谱一致来判断是否锁定。寻星时先由存储单元调出预存的卫星频谱，在调整卫星天线时，当前测量到的频谱与预存频谱进行对比，当两组频谱逐渐接近相同时，说明卫星天线正在逐渐对准卫星；同时系统对数字信号进行锁定判断，当数字卫星信号锁定时，显示找到所需数字卫星。

Images