CN103490163A - 一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置 - Google Patents

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朱兵
李佳凤
彭文峰
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Abstract

本发明涉及一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置，设置于移动卫星天线随动系统中，包括用于检测所述系统当前所处位置信息的卫星导航模块；用于采集天线的水平、横滚、俯仰运动数据并将所述运动数据转换为模拟信号输出至信号调理电路的陀螺仪传感器；用于采集当前天线的俯仰角度的模拟信号的磁角传感器；用于接收所述模拟信号并对接收的信号进行处理再将处理后的信号输出给所述跟踪系统中的微处理器的调理电路模块。本发明的定向跟踪装置能大大地节省了找星时间，增加了系统的执行效率。

Description

一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置
技术领域
本发明涉及移动卫星天线随动技术，尤其涉及一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置。 
背景技术
随着卫星通信技术和自动控制技术的发展，在运动中实现与卫星实时数据交换将会变得越来越普遍，移动卫星电视便是其中一种应用。现如今人们在家看电视已不成问题，但随着生活水平的提高，人们迫切需要能在移动载体上如汽车、火车、轮船等，及时了解到时事新闻、观看体育直播赛事等，移动卫星电视便能满足这样的需求。 
要实现在移动载体上观看卫星电视，关键技术在于天线随动系统。随动系统使得卫星天线在载体运动时也能始终对准卫星，保证电视接收信号的稳定。现有的随动系统包括微处理器、GPS、天线姿态确定装置、卫星调谐器、高频头、控制电机、天线以及机械传动机构。系统开始找星或丢星之后重新找星时，首先根据GPS确定当前载体位置的经纬度，并根据该经纬度确定天线对准卫星的俯仰角。但是天线由当前状态必须先转动至水平基准面再转向至卫星方向，这样的过程较繁琐，增加了找星的时间，降低了信号的稳定性。 
发明内容
本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供使移动卫星天线随动系统找星更快捷的一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置，具体由以下技术方案实现： 
所述高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置，设置于高精度移动卫星天线随动系统中，包括： 
卫星导航模块，用于检测所述系统当前所处位置信息； 
陀螺仪传感器，用于采集测量天线的水平、横滚、俯仰运动数据并将所述运动数据转换为测量当前天线运动状况的模拟信号； 
磁角传感器，用于采集当前天线的俯仰角度的模拟信号，所述俯仰角度为当前天线信号接收板与预先设定的水平基准面间的夹角； 
以及信号调理电路模块：用于接收所述模拟信号并对接收的信号进行处理，将处理后的信号输出给所述跟踪系统中的微处理器。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，所述卫星导航模块可以是GPS(全球定位系统) 模块，也可以是BDS(北斗卫星导航系统)模块，或其他卫星导航模块。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，所述陀螺仪传感器包括方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及横滚陀螺仪，所述方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及横滚陀螺仪分别能够感应天线的水平、俯仰以及横滚运动。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，所述信号调理电路包括四个放大滤波支路，所述放大滤波支路分别对应地与方位陀螺仪、俯仰陀螺仪、横滚陀螺仪以及磁角传感器通信连接。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，每个所述放大滤波支路包括第一运放与第二运放，所述第一运放的反相输入端与输出端连接有分压电阻与电容，以滤掉信号中的纹波，同时将信号电压进行一定比例的缩小；第二运放的反相输入端与第一运放的信号输出端连接，将信号进行同比例反向，使其恢复为正向电平。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，所述分压电阻与电容并接。 
所述的定向跟踪装置的进一步设计在于，所述第二运放的输出端分别与微处理器的数模转换接口连接。 
本发明的优点如下： 
本发明提供的高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置，利用磁角传感器能够在系统开始找星或丢星之后重新找星时，通过磁角传感器将天线当前状态所处的角度传送至微处理器并与卫星的所在角度进行修正，再根据所述修正角度转动天线，直至找到卫星，不需要将天线由当前状态转动至水平基准面再转向至卫星方向，大大地节省了找星时间，增加了系统的执行效率。 
附图说明
图1为定向跟踪装置的结构框图。 
图2为放大滤波支路的电路原理图。 
图3为高精度移动卫星天线随动系统结构框图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。 
本发明提供的定向跟踪装置设置于对应高精度移动卫星天线随动系统中，包括卫星导航模块、陀螺仪传感器、磁角传感器以及信号调理电路，参见图1。卫星导航模块用于检测所述系统当前所处位置信息；陀螺仪传感器用于采集天线的水平、横滚、俯仰运动数据并将运动数据转换为模拟信号；磁角传感器用于采集当前天线的俯仰角度的模拟信号；信号调 述放大滤波支路分别对应地与方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及磁角传感器通信连接。 
所述的姿态识别装置的进一步设计在于，每个所述放大滤波支路包括第一运放与第二运放，所述第一运放的反相输入端与输出端连接有分压电阻与电容，以滤掉信号中的纹波，同时将信号电压进行一定比例的缩小；第二运放的反相输入端与第一运放的信号输出端连接，将信号进行同比例反向，使其恢复为正向电平。 
所述的姿态识别装置的进一步设计在于，所述分压电阻与电容并接。 
所述的姿态识别装置的进一步设计在于，所述第二运放的输出端分别与微处理器的数模转换接口连接。 
本发明的优点如下： 
本发明提供的移动卫星天线自动跟踪系统的姿态识别装置，利用磁角传感器能够在系统开始找星或丢星之后重新找星时，通过磁角角传感器将天线当前状态所处的角度传送至微处理器并与卫星的所在角度进行修正，再根据所述修正角度转动天线，直至找到卫星，不需要将天线由当前状态转动至水平基准面再转向至卫星方向，大大地节省了找星时间，增加了系统的执行效率。 
附图说明 
图1为姿态识别装置的结构框图。 
图2为放大滤波支路的电路原理图。 
图3为移动卫星天线自动跟踪系统结构框图。 
具体实施方式 
下面结合附图对本发明进行详细说明。 
本发明提供的姿态识别装置设置于对应移动卫星天线自动跟踪系统中，包括陀螺仪传感器、磁角传感器以及信号调理电路，参见图1。陀螺仪传感器用于采集天线的水平、横滚、俯仰运动数据并将运动数据转换为模拟信号；磁角传感器用于采集当前天线的俯仰角度的模拟信号；信号调理电路模块用于接收陀螺仪传感器和磁角传感器输出的模拟信号，并对接收的信号进行处理，将处理后的信号输出给上述跟踪系统中微处理器。 
上述的陀螺仪传感器包括方位陀螺仪和俯仰陀螺仪，上述方位陀螺仪正面朝上垂直安装在天线上，这样当天线找到卫星后，方位陀螺仪能同时感应水平和横滚运动；俯仰陀螺仪感应天线的俯仰运动。 
为了保证采集信号的精确度与高效传输，信号调理电路设计成三个放大滤波支路，参见图2。该三个放大滤波支路分别对应地与方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及磁角传感器通信连接。 
进一步的，每个放大滤波支路包括第一运放器与第二运放器，第一运放器的反相输入端与输端连接有分压电阻与电容，该分压电阻与电容并接，能够达到滤掉信号中的纹波，同时将信号电压进行一定比例的缩小的目的。第二运放的反相输入端与第一运放的信号输出端连接，将信号进行同比例反向，使其恢复为正向电平。第二运放的出输出端分别与微处理器的数模转换接口连接。 
与上述姿态识别装置所对应的移动卫星天线自动跟踪系统如图3，包括微处理器、GPS、姿态识别装置、卫星调谐器、驱动机构、天线以及机械传动机构。其中的微处理器与上述的姿态识别装置的调理电路模块的对应输出端通信连接。微处理器根据GPS输出的载体所处地理位置信息、姿态识别装置输出的天线姿态信息以及卫星调谐器输出的AGC电平信号，给驱动机构发出运动控制命令，控制天线转动；同时姿态识别装置、高频头又将天线姿态信息、AGC电平信号传送给微处理器，从而构成了一个完整的移动卫星天线自动跟踪系统。其中驱动机构包括电机、电机驱动和机械传动机构。 
具有本发明姿态识别装置的移动卫星天线自动跟踪系统在开始找星或丢星之后重新找星时，微处理器首先通过GPS模块获得载体的经纬度，经微处理器处理算出对准卫星的俯仰角度，然后配合磁角传感器得到当前天线的俯仰角度，并将该角度数据输出至微处理器，经微处理器计算得出修正角度，直接向驱动机构发出驱动信号，使驱动机构带动天线直接转至对星的角度，不需要将天线由当前状态转动至水平基准面再转向至卫星方向。而后天线方位转动，通过卫星调谐器输出的AGC电平信号的大小来判断是否找到卫星，找到卫星后，通过陀螺仪传感器检测天线的运动状态，并将运动状态反馈给微处理器，并隔一定时间检测AGC的电平信号，经过一定的算法处理，控制驱动机构工作，使得天线始终对准卫星，大大地节省了找星时间，增加了系统的执行效率。 

Claims (7)

1.一种高精度移动卫星天线随动系统的定向跟踪装置，设置于移动卫星天线随动系统中，其特征在于包括：
卫星导航模块，用于检测所述系统当前所处位置信息；
陀螺仪传感器，用于采集测量天线的水平、横滚、俯仰运动数据并将所述运动数据转换为测量当前天线运动状况的模拟信号；
磁角传感器，用于采集当前天线的俯仰角度的模拟信号，所述俯仰角度为当前天线信号接收板与预先设定的水平基准面间的夹角；
以及信号调理电路模块：用于接收所述模拟信号并对接收的信号进行处理，将处理后的信号输出给所述跟踪系统中的微处理器。
2.根据权利要求1所述的定向跟踪装置，其特征在于所述卫星导航模块可以是GPS(全球定位系统)模块，也可以是BDS(北斗卫星导航系统)模块，或其他卫星导航模块。
3.根据权利要求1所述的定向跟踪装置，其特征在于所述陀螺仪传感器包括方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及横滚陀螺仪，所述方位陀螺仪、俯仰陀螺仪以及横滚陀螺仪分别能够感应天线的水平、俯仰以及横滚运动。
4.根据权利要求3所述的定向跟踪装置，其特征在于所述信号调理电路包括四个放大滤波支路，所述放大滤波支路分别对应地与方位陀螺仪、俯仰陀螺仪、横滚陀螺仪以及磁角传感器通信连接。
5.根据权利要求4所述的定向跟踪装置，其特征在于每个所述放大滤波支路包括第一运放与第二运放，所述第一运放的反相输入端与输出端连接有分压电阻与电容，以滤掉信号中的纹波，同时将信号电压进行一定比例的缩小；第二运放的反相输入端与第一运放的信号输出端连接，将信号进行同比例反向，使其恢复为正向电平。
6.根据权利要求5所述的定向跟踪装置，其特征在于所述分压电阻与电容并接。
7.根据权利要求6所述的定向跟踪装置，其特征在于所述第二运放的输出端分别与微处理器的数模转换接口连接。
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