CN103715508A - 卫星天线自动跟踪卫星的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星天线自动跟踪卫星的方法及装置，上述装置包括计算模块、定时模块、读取模块以及调节模块。本发明提高了卫星天线的信号接收效果。

Description

卫星天线自动跟踪卫星的方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星天线领域，尤其涉及卫星天线自动跟踪卫星的方法及装置。

背景技术

船载卫星电视天线接收卫星信号，为乘客提供娱乐服务。

如图1所示，是卫星天线的剖视图，图中，1为外罩，2为底座、3为主反射面，4为副反射面，5为主控单元MCU，6为高频头（Low Noise Block，LNB），7为步进电机；天线接收到的卫星信号，通过主反射面3反射到副反射面4，经过二次反射进入波导，再通过LNB6把高频的卫星信号降低为中频信号，进入MCU5，MCU5再对收到的信号做进一步处理以驱动步进电机7；无刷电机带动副反射面4做高速旋转。当天线中心轴对准卫星时，天线收到的卫星信号的AGC（automatic gain control，自动增益控制）电平是一个恒值；当天线中心轴偏离卫星时，则上述AGC电平会受到一个频率极低的信号对其进行幅度调制，调制频率与天线中心轴的旋转频率相同，调制幅度与天线中心轴偏离卫星的距离有关，调制相位与天线中心轴偏离的方向有关，因此通过调制幅度和相位即可得知天线中心轴的指向误差。

发明内容

本发明的目的是，提供一种卫星天线自动跟踪卫星的方法及装置，以解决卫星天线中心轴偏离卫星后带来的接收效果差的问题。

本发明公开了一种卫星天线自动跟踪卫星的方法，上述天线以圆锥扫描方式旋转，上述方法包括：

计算天线副反射面的旋转周期T；

将上述旋转周期T等分为4个时段T1、T2、T3、T4；

读取第N个旋转周期T内，每个时段到时时，天线收到的卫星信号的AGC电平值

计算

与

的差，得到第一差值

以及计算与

的差，得到第二差值

根据上述第一差值调节上述天线的仰角，以及根据上述第二差值

调节上述天线的方位角。

优选地，上述计算天线副反射面的旋转周期T具体包括以下步骤：

检测天线光耦传感器是否输出PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号；

若检测到上述光耦传感器输出PWM信号，则记录时间t_n，其中，n为正整数；

计算t_n与t_n-1的差，得到天线副反射面的旋转周期T。

优选地，上述方法在根据差值调节天线的仰角与方位角之前，还执行以下步骤：

对上述差值

进行二次均值滤波。

优选地，上述方法在计算得到上述天线副反射面的旋转周期T后，还执行以下步骤：

对上述旋转周期T进行估算补偿。

优选地，上述方法通过以下公式对差值

进行二次均值滤波：

$E_{\mathrm{az}}^N=1/2(E_{\mathrm{az}}^N+E_{\mathrm{az}}^{N-1});$

$E_{e1}^N=1/2(E_{e1}^N+E_{e1}^{N-1});$

其中，为第N-1个旋转周期T内的第一差值；

为第N-1个旋转周期T内的第二差值。

优选地，上述方法通过调节天线的仰角步进电机步距方式调节天线的仰角；通过调节天线的方位角步进电机步距方式调节天线的方位角。

本发明还公开了一种卫星天线自动跟踪卫星装置，上述装置包括计算模块、定时模块、读取模块以及调节模块，上述

计算模块，用于计算天线副反射面的旋转周期T；以及根据上述读取模块读取到的AGC电平值，计算第N个旋转周期T内的第一差值

及第二差值

定时模块，用于以上述天线副反射面旋转周期T的四分之一为时间间隔进行定时；

读取模块，用于在上述定时模块到时时，读取天线收到的卫星信号的AGC电平值；

调节模块，用于根据上述第一差值

调节天线的仰角；以及根据上述第二差值

调节天线的方位角。

优选地，上述装置还包括周期补偿模块和滤波模块，上述

周期补偿模块，用于对上述计算模块计算得到的天线副反射面的旋转周期T进行估算补偿；

上述滤波模块，用于对上述计算模块计算得到的第一差值

及第二差值

进行二次均值滤波。

优选地，上述装置还包括检测模块，用于检测天线的光耦传感器是否输出PWM信号，并在上述光耦传感器输出PWM信号时，记录时间t_n。

优选地，上述调节模块包括仰角调节子模块和方位角调节子模块，上述

仰角调节子模块，用于根据上述第一差值调节天线的仰角步进电机的步距；

方位角调节子模块，用于根据上述第二差值

调节天线的方位角步进电机的步距。

本发明使得卫星天线的中心轴偏离卫星时，可自动调节仰角及方位角以跟踪卫星，从而提高卫星天线的接收效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是卫星天线的剖视图；

图2是本发明卫星天线自动跟踪卫星装置优选实施例的原理框图；

图3是本发明卫星天线自动跟踪卫星的方法优选实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，是本发明卫星天线自动跟踪卫星装置优选实施例的原理框图；卫星天线自动跟踪卫星装置包括检测模块01、计算模块02、周期补偿模块03、滤波模块04、定时模块05、读取模块06以及调节模块07，其中：

检测模块01，用于检测天线的光耦传感器是否输出PWM信号，并在上述光耦传感器输出PWM信号时，记录时间t_n；

计算模块02，用于根据检测模块01记录的时间t_n，计算天线副反射面的旋转周期T；以及根据读取模块06读取到的AGC电平值，计算第N个旋转周期T内的第一差值

及第二差值

周期补偿模块03，用于对计算模块02计算得到的天线副反射面的旋转周期T进行估算补偿；

滤波模块04：用于对计算模块02计算得到的第一差值

及第二差值

进行二次均值滤波；

定时模块05，用于以上述天线副反射面旋转周期T的四分之一为时间间隔进行定时；

读取模块06，用于在定时模块03到时时，读取天线收到的卫星信号的AGC电平值；

调节模块07，用于根据第一差值

调节天线的仰角；以及根据上述第二差值

调节天线的方位角，调节模块07包括仰角调节子模块71和方位角调节子模块72，其中，仰角调节子模块71，用于根据第一差值调节天线的仰角步进电机的步距；方位角调节子模块72，用于根据第二差值

调节天线的方位角步进电机的步距。

如图3所示，是本发明卫星天线自动跟踪卫星的方法优选实施例的流程图；包括以下步骤：

步骤S01：检测模块01检测天线光耦传感器是否输出PWM信号；若是，则执行步骤S02；否则，继续执行本步骤；

由于旋转的副反射面会周期性经过光耦传感器感光检测点，当副反射面经过光耦传感器时，光耦传感器会输出一个PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号，通过检测该信号，可计算出副反射面的旋转周期。

步骤S02：记录时间t_n，n为正整数；

步骤S03：计算模块02计算t_n与t_n-1的差，得到天线副反射面的旋转周期T；

本步骤中，当n等于1时，t_n-1=0；

步骤S04：周期补偿模块03对计算模块02计算得到的旋转周期T进行估算补偿；

理想情况下，副反射面的旋转周期T_N=T_N-1（T_N为第N次旋转周期，T_N-1为第N-1次旋转周期），但是实际工作中，有可能出现电压不稳定，可能造成驱动副反射面的无刷电机的转速变化，导致副反射面的实际旋转周期T值波动，所以实际应用中必须解决这个问题才能更加准确控制天线；本发明采用第N-1次旋转周期T_N-1作为第N次旋转周期T_N的估算补偿，从而解决这种状况的出现。

步骤S05：将定时模块05的定时间隔时间设置为1/4T，即将周期补偿模块03得到的旋转周期T等分为4个时段，定时器开始定时；

本发明以光耦传感器的感光检测点为起始点，将副反射面的旋转周期T等分为4个时间段。

步骤S06：读取模块06在定时模块05到时时，读取天线收到的卫星信号的AGC电平值N为旋转周期T的序号；

步骤S07：计算模块02计算

与

的差，得到第一差值

以及计算与

的差，得到第二差值

由于环境因素，空间因素等都可能对卫星信号造成一定的影响，在读取AGC电平过程中，会有噪声存在，所以此时需要对计算得到的差值进行滤波处理；

步骤S08：滤波模块04对差值

进行二次均值滤波；

本步骤通过以下公式对差值

进行二次均值滤波：

$E_{\mathrm{az}}^N=1/2(E_{\mathrm{az}}^N+E_{\mathrm{az}}^{N-1});$

$E_{e1}^N=1/2(E_{e1}^N+E_{e1}^{N-1});$

其中，

为第N-1个旋转周期T内的第一差值；

为第N-1个旋转周期T内的第二差值。

步骤S09：调节模块07根据滤波后得到的第一差值

调节天线的仰角，以及根据滤波后得到的第二差值

调节天线的方位角。

本发明通过调节天线的仰角步进电机步距方式调节天线的仰角；通过调节天线的方位角步进电机步距方式调节天线的方位角。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述天线以圆锥扫描方式旋转，所述方法包括：

计算天线副反射面的旋转周期T；

将所述旋转周期T等分为4个时段T1、T2、T3、T4；

读取第N个旋转周期T内，每个时段到时时，天线收到的卫星信号的AGC电平值

计算

与

的差，得到第一差值

以及计算

与

的差，得到第二差值

根据所述第一差值

调节所述天线的仰角，以及根据所述第二差值

调节所述天线的方位角。

2.如权利要求1所述的卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述计算天线副反射面的旋转周期T具体包括以下步骤：

检测天线光耦传感器是否输出脉冲宽度调制PWM信号；

若检测到所述光耦传感器输出PWM信号，则记录时间t_n，其中，n为正整数；

计算t_n与t_n-1的差，得到天线副反射面的旋转周期T。

3.如权利要求1所述的卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述方法在根据差值

调节天线的仰角与方位角之前，还执行以下步骤：

对所述差值

进行二次均值滤波。

4.如权利要求1或2所述的卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述方法在计算得到所述天线副反射面的旋转周期T后，还执行以下步骤：

对所述旋转周期T进行估算补偿。

5.如权利要求3所述的卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述方法通过以下公式对差值

进行二次均值滤波：

$E_{\mathrm{az}}^N=1/2(E_{\mathrm{az}}^N+E_{\mathrm{az}}^{N-1});$

$E_{e1}^N=1/2(E_{e1}^N+E_{e1}^{N-1});$

其中，

为第N-1个旋转周期T内的第一差值；为第N-1个旋转周期T内的第二差值。

6.如权利要求1所述的卫星天线自动跟踪卫星的方法，其特征在于，所述方法通过调节天线的仰角步进电机步距方式调节天线的仰角；通过调节天线的方位角步进电机步距方式调节天线的方位角。

7.一种卫星天线自动跟踪卫星装置，其特征在于，所述装置包括计算模块、定时模块、读取模块以及调节模块，所述

计算模块，用于计算天线副反射面的旋转周期T；以及根据所述读取模块读取到的AGC电平值，计算第N个旋转周期T内的第一差值

及第二差值

定时模块，用于以所述天线副反射面旋转周期T的四分之一为时间间隔进行定时；

读取模块，用于在所述定时模块到时时，读取天线收到的卫星信号的AGC电平值；

调节模块，用于根据所述第一差值

调节天线的仰角；以及根据所述第二差值

调节天线的方位角。

8.如权利要求7所述的卫星天线自动跟踪卫星装置，其特征在于，所述装置还包括周期补偿模块和滤波模块，所述

周期补偿模块，用于对所述计算模块计算得到的天线副反射面的旋转周期T进行估算补偿；

所述滤波模块，用于对所述计算模块计算得到的第一差值

及第二差值

进行二次均值滤波。

9.如权利要求7所述的卫星天线自动跟踪卫星装置，其特征在于，所述装置还包括检测模块，用于检测天线的光耦传感器是否输出PWM信号，并在所述光耦传感器输出PWM信号时，记录时间t_n。

10.如权利要求7、8或9所述的卫星天线自动跟踪卫星装置，其特征在于，所述调节模块包括仰角调节子模块和方位角调节子模块，所述

仰角调节子模块，用于根据所述第一差值

调节天线的仰角步进电机的步距；

方位角调节子模块，用于根据所述第二差值调节天线的方位角步进电机的步距。

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