CN104935899A - 基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置、系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，包括第一一体化调谐装置、第二一体化调谐装置、主控装置和功分器；功分器分别与第一一体化调谐装置以及第二一体化调谐装置连接；功分器用于将卫星信号分成两路相同的卫星信号，第一一体化调谐装置对一路卫星信号进行自动增益控制产生AGC电平信号；第二一体化调谐装置对另一路卫星信号进行解码和解扰后输出TS流数据；主控装置根据AGC电平信号控制卫星天线控制装置初步锁定卫星，将TS流数据的内容标志位信息进行二次寻星判别。本发明将TS流内容标志位信息应用到寻星过程中，低成本地实现了寻星方法的优化。本发明还公开了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星系统及方法。

Description

基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置、系统及其方法

技术领域

本发明属于卫星通信数据传输领域，尤其涉及一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置、系统及其方法。

背景技术

20世纪90年代以来，卫星广播电视凭借传输频带宽、通信容量大、传输内容丰富多样等诸多优势快速推广成为大众信息传输的重要方式，特别是在移动载体领域价值尤为突出。

卫星寻星系统是卫星广播电视接收的关键组件，用于在地面或者移动载体上快速寻星，确保卫星电视信号的稳定接收。当前，国内外大多通过卫星信标或节目载波寻星。卫星信标是表征卫星存在和特征的单频信号，为每个卫星特有且持续稳定的发射。市场普遍使用的低成本降频器频偏范围在1-2MHz，较大频偏范围内单频信号寻星周期一般在几秒至十几秒量级，而节目载波带宽一般在30MHz以上且功率载噪比余量充分，对2MHz偏移不敏感，容易因信标判别周期过长导致漏判。为此，广电行业一般采用节目载波进行寻星。但在移动载体上采用节目载波寻星可能因电视接收系统处理卫星信号周期过长导致寻星失败，为卫星广播电视技术的功能拓展和应用推广埋下极大的隐患。

发明内容

本发明为了解决当前卫星广播电视在移动载体上利用节目载波寻星可能出现寻星出错的缺陷，提出了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置、系统及其方法，具有可行性强、方便推广、性价比高的显著优势。

本发明提出了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，包括第一一体化调谐装置、第二一体化调谐装置、主控装置和功分器；所述功分器分别与所述第一一体化调谐装置以及所述第二一体化调谐装置连接；所述功分器用于将卫星信号分成两路相同的卫星信号，输出到所述第一一体化调谐装置与所述第二一体化调谐装置；所述第一一体化调谐装置与所述主控装置连接，用于对一路卫星信号进行自动增益控制，产生AGC电平信号；所述第二一体化调谐装置与所述主控装置连接，用于对另一路卫星信号进行解码和解扰后输出TS流数据；所述主控装置与卫星天线的控制装置连接，根据所述AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星，将所述TS流数据的内容标志位信息进行二次寻星判别。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，所述第一一体化调谐装置包括第一调谐单元和第一解调单元；所述第一调谐单元用于对经过高频头低噪声放大的卫星信号进行自动增益控制，产生AGC电平信号；所述第一解调单元分别与所述第一调谐单元及所述主控装置相连，其由所述主控装置进行控制，用于设置所述第一调谐单元自动增益电路中的增益，并将产生的AGC电平信号保存到所述第一解调单元的AGC寄存器中；所述第二一体化调谐装置包括第二调谐单元和第二解调单元；所述第二调谐单元用于对经过高频头低噪声放大的卫星信号进行自动增益控制、频率变换和IQ低通滤波，生成第二中频I/Q调相信号；所述第二解调单元分别与所述第二调谐单元及所述主控装置相连，其由所述主控装置进行控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码和解扰后输出符合MPEG-2标准的TS流数据。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，所述第一调谐单元的I2C总线与所述第一解调单元连接，所述第一调谐器控制模块通过I2C总线经由所述第一解调单元向所述第一调谐单元传递卫星频道参数和AGC可编程阀值，用于控制所述第一调谐单元中自动增益电路的增益值，并通过I2C总线读取AGC值；所述综合处理模块通过控制卫星天线控制装置保持AGC值最大来实现卫星锁定。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，所述主控装置包括第一调谐器控制模块、第二调谐器控制模块和综合处理模块；所述第一调谐器控制模块与所述第一解调单元连接，通过I2C电路控制所述第一解调单元的寄存器参数配置，并读取所述第一解调单元的AGC电平信号用于卫星初步锁定；所述第二调谐器控制模块与所述第二解调单元连接，通过I2C电路控制所述第二解调单元的寄存器参数配置，并通过接口电路采集所述第二解调单元输出的符合MPEG-2标准的TS流卫星数据，对采集到的所述TS流数据进行动态缓存和TS流数据解析，提取内容标志位信息；所述综合处理模块分别与所述第一调谐器控制模块以及所述第二调谐器控制模块连接，将所述第一调谐器控制模块读取的AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星，将所述第二调谐器控制模块提取的TS流内容标志位信息进行二次寻星判别。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，进一步设置存储装置，所述存储装置与所述第二调谐器控制模块连接。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，所述第二调谐器控制模块包括寄存器配置模块、数据采集控制模块、存储控制模块和数据解析模块；所述寄存器配置模块与所述第二解调单元连接，用于对所述第二解调单元进行寄存器配置和状态读取；所述数据采集控制模块与所述第二解调单元连接，通过接口电路将符合MPEG-2标准的TS流数据输入主控装置；所述存储控制模块分别与所述数据采集控制模块以及所述存储装置连接，用于控制所述存储装置实现对TS流数据的动态缓存；所述数据解析模块与所述存储控制模块连接，用于TS流数据解析和内容标志位信息提取。

本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，所述数据解析模块包括TS流同步字分析和内容标志位信息提取功能，并将结果传入所述综合处理模块；所述综合处理模块通过所述TS流同步字分析结果和所述内容标志位信息比对结果进行寻星判别，若寻星正确则结束处理，若寻星错误则控制卫星天线控制装置重新寻星。

本发明还提出了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星系统，包括：本发明所述基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置中，其用于控制卫星天线实现准确寻星；卫星信号接收装置，其用于接收卫星信号并传输至所述卫星寻星装置；及卫星天线控制装置，其用于控制卫星天线响应所述卫星寻星装置，实现卫星锁定和跟踪。

本发明还提出了一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星方法，包括如下步骤：

步骤一：将卫星信号分成两路相同的卫星信号；

步骤二：根据其中一路卫星信号生成AGC电平信号，以上述AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星；

步骤三：通过解析获得另一路卫星信号的TS流数据，根据TS流数据的内容标志位信息进行二次寻星判别以进一步锁定卫星。

本发明所述卫星寻星方法中，在所述步骤三中，对所述卫星信号进行TS流同步字分析判断所述第二一体化调谐装置是否生成所述TS流数据，若无TS流数据生成则说明寻星错误，若生成TS流数据则提取所述TS流数据的内容标志位信息，通过比对所述内容标志位信息判断寻星，若寻星正确则结束处理，若寻星错误则控制卫星天线控制装置重置寻星。

本发明卫星寻星装置及系统可以在原有机动载体卫星电视接收设备关键组件不变的情况下，低成本地实现卫星电视的准确寻星，具有很高的推广价值。

附图说明

图1是本发明基于卫星信标和业务载波的卫星寻星系统的结构图

图2是本发明卫星初步锁定流程图

图3是本发明二次判别方法流程图

图4是本发明第二调谐器控制模块内部结构图

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1所示，本发明基于卫星信标和业务载波的卫星寻星系统包括：第一一体化调谐装置1、第二一体化调谐装置2、主控装置3、存储装置4、功分器5以及卫星信号接收装置和卫星天线控制装置。

卫星信号接收装置将微弱的广播卫星信号接收下来并通过高频头LNBF低噪声放大和下变频生成第一中频信号。功分器5通过同轴电缆与卫星信号接收装置相连，将卫星信号接收装置生成的第一中频信号分成两路分别传入第一一体化调谐装置1和第二一体化调谐装置2。第一一体化调谐装置1将传入的卫星信号进行自动增益控制产生实时AGC信号，第二一体化调谐装置2将经过功分器输出的另一路卫星信号进行调谐、解调、信道解码和解扰，生成卫星TS流数据信号。主控装置3分别与第一一体化调谐装置1、第二一体化调谐装置2、存储装置4以及卫星天线控制装置连接，主控装置3通过I2C读取第一一体化调谐装置1中的实时AGC信号，并控制卫星天线控制装置调节卫星信号接收装置的方位使AGC信号值始终保持最大来实现卫星初步锁定；同时，主控装置3通过接口电路采集第二一体化调谐装置2中生成的卫星TS流数据，并对TS流数据做动态缓存和数据分析，提取TS流内容标志位信息，通过TS流内容标志位信息判断当前锁定卫星是否正确，引入二次判别方法低成本实现准确寻星。

如图2所示，本发明卫星寻星方法中卫星初步锁定过程如下：

卫星信号接收装置将广播卫星信号进行低噪声放大和下变频生成的第一中频信号通过功分器5分成两路信号，其中的一路信号直接传入第一一体化调谐装置1中，第一一体化调谐装置1将传入的卫星信号进行自动增益控制产生实时AGC信号；主控装置3通过第一调谐器控制模块31读取第一一体化调谐装置1中的AGC信号，同时控制卫星天线控制装置调节卫星信号接收装置的方位使AGC信号值保持最大。综合处理模块33通过判断当前AGC信号值保持最大后控制卫星天线控制装置完成卫星初步锁定。

其中，第一一体化调谐装置1包括第一调谐单元11和第一解调单元12两部分。第一调谐单元11直接与功分器5相连，用于对输入的第一中频信号进行自动增益控制产生AGC信号。第一解调单元12分别与第一调谐单元11以及主控装置3连接，其寄存器参数配置由主控装置3通过I2C总线控制，并通过I2C总线控制第一调谐单元11自动增益控制电路的增益，将产生的AGC信号保存到AGC寄存器中供主控装置3读取。

如图3所示，本发明卫星寻星方法中二次判别方法在卫星初步锁定完成之后进行，具体过程如下：

在完成卫星初步锁定之后，利用同轴电缆将经过功分器5输出的另一路卫星信号传入第二一体化调谐装置2中，第二一体化调谐装置2对传入的卫星信号进行调谐、解调、信道解码和解扰，生成TS流数据信号。主控装置3通过接口电路采集第二一体化调谐装置2输出的TS流数据信号并进行动态缓存和数据分析。数据分析包括TS流同步字分析和TS流内容标志位提取。TS流每个数据包是188个字节(或204个字节)，并且每个包的包头都是以8bit的同步字节0x47开始来进行传输。通过TS流同步字分析可以判定第二一体化调谐装置2中输出的TS流数据是否有效，如果TS流数据无效则说明没有产生TS流数据，即二次判别结果为寻星失败。如果TS流数据有效，则对TS流进行内容标志位提取。DVB项目组对数字视音频节目的传输都定义有网络信息表NIT以及一些其它内容标志位信息，通过对TS流内容标志位信息的提取和分析可以辨别初步锁定的卫星是否正确。如果通过TS流内容标志位分析显示初步锁定的卫星即为目标卫星，则二次判别结果为寻星成功，如果通过TS流内容标志位分析显示初步锁定的卫星不是目标卫星，则二次判别结果为寻星失败，需通过控制卫星天线控制装置重置寻星。

其中，第二一体化调谐装置2包括第二调谐单元21和第二解调单元22两部分。第二调谐单元21直接与功分器5连接，用于将经过功分器5输出的另一路第一中频信号进行变频、混频和IQ低通滤波，生成两个相位相差90度的I/Q调相第二中频信号。第二解调单元22由主控装置控制3，用于对第二中频I/Q调相信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码和解扰后输出符合MPEG-2标准的TS流数据。

本发明中的主控装置3包括：第一调谐器控制模块31、第二调谐器控制模块32和综合处理模块33。第一调谐器控制模块31通过I2C电路控制第一一体化调谐装置1中第一解调单元12的寄存器参数配置，并读取第一解调单元12的AGC寄存器值。参见图4，第二调谐器控制模块32包括：寄存器配置模块321、数据采集控制模块322、存储控制模块323、数据解析模块324。寄存器配置模块321与第二解调单元22连接，用于配置第二解调单元22的寄存器参数以及状态读取。数据采集控制模块322与第二解调单元22连接，通过接口电路将符合MPEG-2标准的TS流数据采集到主控装置3中。存储控制模块323分别与数据采集控制模块322以及存储装置4连接，用于控制存储装置4实现对TS流数据的FIFO动态缓存。数据解析模块324与存储控制模块323连接，用于对TS流数据进行解析和内容标志位信息提取。综合处理模块33分别与第一调谐器控制模块31、第二调谐器控制模块32以及卫星天线控制装置连接，通过控制卫星天线控制装置使第一调谐器控制模块31中读取的AGC信号最大来实现初步卫星锁定，并通过第二调谐器控制模块32中的TS流解析结果来确定当前初步锁定的卫星是否为目标卫星，即二次判别方法寻星。

本发明卫星寻星方法应用系统可以在原有机动载体卫星电视接收设备关键组件不变的情况下，通过二次判别方法实现低成本卫星的准确锁定以及广播电视信号的稳定接收，具有很高的商用推广价值。

实施例1：

某海上作业船只需长期在远洋实施作业，拟实现船只在远洋海上作业时船员能够收看时事新闻、重要气象及国内电视。由于海上船只作业范围处于地面无线覆盖范围之外，通信绝大多数需要依靠卫星通信。卫星广播电视具有传输频带宽、通信容量大、传输内容丰富多样等优势。但海上作业船只在远洋海上机动航行时容易因天气影响而长期处于剧烈颠簸摇晃的环境下，为准确寻星和稳定收看卫星广播电视带来挑战。船员可利用本发明通过二次判别方法实现在远洋海上作业时卫星天线仍然能够快速而精确的对准卫星，实现时事新闻、重要气象及国内电视的稳定收看。

本实施例中，海上作业人员通过舱内的天线控制器模块输入常用的卫星数据信息并存储，如卫星名称、中心频点、符号率等。在需要接收某颗卫星电视节目时，可通过键盘和液晶屏选择该卫星，天线控制器自动将卫星接收参数传递至天线姿态伺服控制系统，结合本地GPS位置信息完成相关姿态角度解算后，卫星天线执行圆锥扫描寻星并初步锁定跟踪动作。卫星接收解码器是舱内用户电视解码播放的主要设备，接收来自天线高频头输出的L波段信号，结合用户选台信息完成载波调谐、信道解调。在对生成的MPEG节目码流进行解复用前引入本发明的二次判别方法，通过解析MPEG节目码流确定当前初步锁定跟踪的卫星是否为目标卫星。如果寻星正确则继续对节目码流进行解复用、解码、播放等，如果寻星错误则重置寻星，使天线控制器重新控制卫星天线进行寻星操作，直至二次判别结果为寻星成功，建立起稳态卫星传输链路。

通过本发明方法，上述海上作业人员在船只长期处于剧烈颠簸摇晃的环境下通过二次判别方法任然可以快速准确的寻星并且稳定收看时事新闻、重要气象及国内电视，对于保障海上作业人员卫星数据获取发挥了实际作用效果。同时，本发明方法应用具有成本低、易操作等优势，适合商用推广。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，包括第一一体化调谐装置(1)、第二一体化调谐装置(2)、主控装置(3)和功分器(5)；

所述功分器(5)分别与所述第一一体化调谐装置(1)以及所述第二一体化调谐装置(2)连接；所述功分器(5)用于将卫星信号分成两路相同的卫星信号，输出到所述第一一体化调谐装置(1)与所述第二一体化调谐装置(2)；

所述第一一体化调谐装置(1)与所述主控装置(3)连接，用于对一路卫星信号进行自动增益控制，产生AGC电平信号；

所述第二一体化调谐装置(2)与所述主控装置(3)连接，用于对另一路卫星信号进行解码和解扰后输出TS流数据；

所述主控装置(3)与卫星天线的控制装置连接，根据所述AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星，将所述TS流数据的内容标志位信息进行二次寻星判别。

2.如权利要求1所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，所述第一一体化调谐装置(1)包括第一调谐单元(11)和第一解调单元(12)；所述第一调谐单元(11)用于所述一路卫星信号进行自动增益控制，产生AGC电平信号；所述第一解调单元(12)分别与所述第一调谐单元(11)及所述主控装置(3)相连，其由所述主控装置(3)进行控制，用于设置所述第一调谐单元(11)自动增益电路中的增益，并将产生的AGC电平信号保存到所述第一解调单元(12)的AGC寄存器中；

所述第二一体化调谐装置(2)包括第二调谐单元(21)和第二解调单元(22)；所述第二调谐单元(21)用于对所述另一路卫星信号进行自动增益控制、频率变换和IQ低通滤波，生成第二中频I/Q调相信号；所述第二解调单元(22)分别与所述第二调谐单元(21)及所述主控装置(3)相连，其由所述主控装置(3)进行控制，用于对第二中频信号进行时钟与载波恢复、匹配滤波、解码和解扰后输出符合MPEG-2标准的TS流数据。

3.如权利要求2所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，所述第一调谐单元(11)的I2C总线与所述第一解调单元(12)连接，所述第一调谐器控制模块(31)通过I2C总线经由所述第一解调单元(12)向所述第一调谐单元(11)传递卫星频道参数和AGC可编程阀值，用于控制所述第一调谐单元(11)中自动增益电路的增益值，并通过I2C总线读取AGC值；所述综合处理模块(33)通过控制卫星天线控制装置保持AGC值最大来实现卫星锁定。

4.如权利要求1所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，所述主控装置(3)包括第一调谐器控制模块(31)、第二调谐器控制模块(32)和综合处理模块(33)；

所述第一调谐器控制模块(31)与所述第一解调单元(12)连接，通过I2C电路控制所述第一解调单元(12)的寄存器参数配置，并读取所述第一解调单元(12)的AGC电平信号用于卫星初步锁定；

所述第二调谐器控制模块(32)与所述第二解调单元(22)连接，通过I2C电路控制所述第二解调单元(22)的寄存器参数配置，并通过接口电路采集所述第二解调单元(22)输出的符合MPEG-2标准的TS流卫星数据，对采集到的所述TS流数据进行动态缓存和TS流数据解析，提取内容标志位信息；

所述综合处理模块(33)分别与所述第一调谐器控制模块(31)以及所述第二调谐器控制模块(32)连接，将所述第一调谐器控制模块(31)读取的AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星，将所述第二调谐器控制模块(32)提取的TS流内容标志位信息进行二次寻星判别。

5.如权利要求4所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，进一步设置存储装置(4)，所述存储装置(4)与所述第二调谐器控制模块(32)连接。

6.如权利要求5所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，所述第二调谐器控制模块(32)包括寄存器配置模块(321)、数据采集控制模块(322)、存储控制模块(323)和数据解析模块(324)；

所述寄存器配置模块(321)与所述第二解调单元(22)连接，用于对所述第二解调单元(22)进行寄存器配置和状态读取；

所述数据采集控制模块(322)与所述第二解调单元(22)连接，通过接口电路将符合MPEG-2标准的TS流数据输入主控装置(3)；

所述存储控制模块(323)分别与所述数据采集控制模块(322)以及所述存储装置(4)连接，用于控制所述存储装置(4)实现对TS流数据的动态缓存；

所述数据解析模块(324)与所述存储控制模块(323)连接，用于TS流数据解析和内容标志位信息提取。

7.如权利要求6所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其特征在于，所述数据解析模块(324)包括TS流同步字分析和内容标志位信息提取功能，并将结果传入所述综合处理模块(33)；所述综合处理模块(33)通过所述TS流同步字分析结果和所述内容标志位信息比对结果进行寻星判别，若寻星正确则结束处理，若寻星错误则控制卫星天线控制装置重新寻星。

8.一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星系统，其特征在于，包括：如权利要求1-7之任一项所述的基于卫星信标和业务载波的卫星寻星装置，其用于控制卫星天线实现准确寻星；卫星信号接收装置，其用于接收卫星信号并传输至所述卫星寻星装置；及卫星天线控制装置，其用于控制卫星天线响应所述卫星寻星装置，实现卫星锁定和跟踪。

9.一种基于卫星信标和业务载波的卫星寻星方法，其特征在于，利用如权利要求1-7之任一项的卫星寻星装置，包括如下步骤：

步骤一：将卫星信号分成两路相同的卫星信号；

步骤二：根据其中一路卫星信号生成AGC电平信号，以上述AGC电平信号作为寻星参考值控制卫星天线控制装置初步锁定卫星；

步骤三：通过解析获得另一路卫星信号的TS流数据，根据TS流数据的内容标志位信息进行二次寻星判别以进一步锁定卫星。

10.如权利要求9所述的卫星寻星方法，其特征在于，在所述步骤三中，对所述卫星信号进行TS流同步字分析判断所述第二一体化调谐装置是否生成所述TS流数据，若无TS流数据生成则说明寻星错误，若生成TS流数据则提取所述TS流数据的内容标志位信息，通过比对所述内容标志位信息判断寻星，若寻星正确则结束处理，若寻星错误则控制卫星天线控制装置重置寻星。