CN106299725B - 一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统。它涉及北斗报文技术、北斗定位定向技术和散射链路计算技术，由北斗2代接收天线、北斗1代天线、北斗定位定向仪和工控机等设备组成。它通过北斗定位定向获得通信车载站经纬度和车体方位，再根据两端通信车载站的经纬度计算出通信方位角，输出天线控制信号到天线控制单元驱动前后天线指向通信位置，实现了通信系统的快速开通。本发明具有对准角度不受地磁和磁偏角影响、操作简便等特点。

Description

一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统
技术领域
本发明涉及通信领域中的一种通信车载站天线对准系统，对机动性好、需快速开通的车载通信系统有较高的实用价值。
背景技术
现有通信车载站的天线对准方式是基于罗盘定位的天线对准方式。这种天线对准方式由电子罗盘指示出本端站车体方位，由从北斗1代卫星获得的经纬度和输入的本地磁偏角计算得出通信方位角。由于电子罗盘受磁场影响较大，其指示的角度与真实角度有偏差，本地磁偏角也很难准确得到，因此计算出的通信方位角会出现较大的偏差；北斗1代定位定向系统由于定位卫星较北斗2代定位定向系统少，其定位精度比北斗2代定位定向系统精度差。基于罗盘定位的天线对准方式存在天线对准精度差的问题。
发明内容
本发明目的在于充分利用北斗双模终端定位定向系统具有精度高，不受外界地磁影响等优势来确定车载站的车体方向，结合两端车载站经纬度，计算出车载站通信角度并给出驻车指导，可辅助将车载站车体方向调整为与通信方向大致同向偏差小于20度，在驻车完毕后输出天线通信位置信息给天线控制单元，驱动前、后天线指向通信位置，完成对准工作。本发明减少了车载通信系统的开通时间，天线对准精度高，操作简便，具有很强的实用和推广价值，对车载通信系统的快速开通具有重大的现实意义。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统，包括第一北斗2代接收天线A1、第二北斗2代接收天线B2、北斗1代天线3、北斗定位定向仪4、天线控制单元6、前天线7、后天线8和工控机5；所述的第一北斗2代接收天线A1和第二北斗2代接收天线B2用于分别接收北斗2代卫星信号，并将接收到的北斗2代卫星信号发送至北斗定位定向仪4中；
北斗1代天线3用于接收北斗1代卫星出站信号，并将北斗1代卫星出站信号转换为接收报文信息发送至北斗定位定向仪4中；还用于将发送报文信息转换为北斗1代卫星入站信号并发送至对端站；所述的接收报文信息包括对端站经纬度，发送报文信息包括本端站经纬度；；
北斗定位定向仪4用于将北斗2代卫星信号转换为定位定向信息，并将定位定向信息和接收报文信息发送至工控机5；还用于将发送报文信息发送至北斗1代天线3中；所述的定位定向信息包括本端站经纬度和本端站车体方位；
工控机5用于将本端站经纬度作为发送报文信息发送至北斗定位定向仪4；还用于根据本端站经纬度和对端站经纬度计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站之间的通信距离，并根据本端站的通信方位和本端站车体方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指出需要车头调整的角度；当车体方向误差小于预设值时，工控机5首先发出天线展开指令到天线控制单元6，再将输入的前天线、后天线天线初始俯仰角和本端站的通信方位发送至天线控制单元6；
天线控制单元6用于根据天线展开指令输出指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线7和后天线8，还根据前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位输出通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线7和后天线8，并分别将前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰发送至工控机5；
前天线7和后天线8用于根据天线控制单元6输出的指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰和通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰进行天线展转，并分别将各自的方位和俯仰发送至天线控制单元6。
其中，工控机5包括收发短信模块13、定位定向信息模块14、驻车指导模块9和天线对准模块10；所述的收发短信模块13用于接收来自北斗定位定向仪4发送的接收报文信息，并将接收报文信息发送至定位定向信息模块14，还用于将发送报文信息发送至北斗定位定向仪4；定位定向信息模块14用于接收来自北斗定位定向仪4发送的定位定向信息和来自天线控制单元6发送的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰，并将定位定向信息中的本端站经纬度作为发送报文信息发送至收发短信模块13，并根据本端站经纬度和接收报文信息中的对端站经纬度利用散射链路计算技术计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站的通信距离后，将本端站的通信方位、对端站的通信方位、本端站和对端站的通信距离和本端站车体方位发送至驻车指导模块9；驻车指导模块9根据本端站车体方位和本端站的通信方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指示需要车头调整的角度，当车体方向误差小于预设值时输出驻车完毕信息和本端站的通信方位到天线对准模块10；天线对准模块10接收到驻车完毕信息后首先发出天线展开指令到天线控制单元6，再将输入的前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位发送至天线控制单元6；
其中，第一北斗2代接收天线A1安装在通信车载站方舱顶部车尾的侧壁，第二北斗2代接收天线B2安装在通信车载站方舱顶部前端的侧壁，两天线连线平行于车体轴线方向；北斗1代天线3安装在第二北斗2代接收天线B2后方，安装高度至少低于北斗2代接收天线B20.1米。
本发明相比背景技术具有如下优点：
(1)本端站车体方位指示不受地磁影响。
(2)无需知道本地磁偏角就可进行天线对准。
(3)增加了驻车指导信息，可避免车体方向和通信方向之间有大的偏差。
(4)经纬度可自动接收，无需手动输入，操作简便。
附图说明
图1是本发明电原理方框图。
图2是本发明工控机5实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图2，本发明由第一北斗2代接收天线A1、第二北斗2代接收天线B2、北斗1代天线3、北斗定位定向仪4，天线控制单元6、前天线7、后天线8和工控机5组成；图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。前天线7和后天线8提供空间分集功能，安装在通信车载站方舱顶部，通过电缆和天线控制单元6相连，天线控制单元6对前、后天线进行方位和俯仰控制。北斗2代接收天线A1和北斗2代接收天线B2安装在通信车载站方舱顶部侧壁，第一北斗2代接收天线A1安装在通信车载站方舱顶部车尾的侧壁，第二北斗2代接收天线B2安装在通信车载站方舱顶部前端的侧壁，两天线连线平行于车体轴线方向，两天线直线距离为3.1米。北斗1代天线3安装在北斗2代接收天线B2后方，安装高度至少低于北斗2代接收天线B20.1米。2个北斗2代接收天线和北斗1代天线通过电缆和北斗定位定向仪4相连。北斗定位定向仪4通过串口线连接到工控机5的RS232串口11，天线控制单元6通过串口线连接到工控机5的RS422串口12。工控机5中的天线对准软件以图形和文字形式动态显示在工控机显示器上。第一北斗2代接收天线A1和第二北斗2代接收天线B2用于分别接收北斗2代卫星信号A，并将接收到的北斗2代卫星信号发送至北斗定位定向仪4中；北斗1代天线3用于接收北斗1代卫星出站信号C，并将北斗1代卫星出站信号转换为接收报文信息发送至北斗定位定向仪4中；还用于将发送报文信息转换为北斗1代卫星入站信号B并发送至对端站；所述的接收报文信息包括对端站经纬度，发送报文信息包括本端站经纬度；北斗定位定向仪4用于将北斗2代卫星信号转换为定位定向信息，并将定位定向信息和接收报文信息发送至工控机5；还用于将发送报文信息发送至北斗1代天线3中；所述的定位定向信息包括本端站经纬度和本端站车体方位；工控机5用于将本端站经纬度作为发送报文信息发送至北斗定位定向仪4；还用于根据本端站经纬度和对端站经纬度计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站之间的通信距离，并根据本端站的通信方位和本端站车体方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指出需要车头调整的角度；当车体方向误差小于预设值时，工控机5首先发出天线展开指令到天线控制单元6，再将输入的前天线、后天线天线初始俯仰角和本端站的通信方位发送至天线控制单元6；天线控制单元6用于根据天线展开指令输出指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线7和后天线8，还根据前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位输出通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线7和后天线8，并分别将前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰发送至工控机5；前天线7和后天线8用于根据天线控制单元6输出的指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰进行天线展开，并根据通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰进行天线方位和俯仰的调整，分别将各自的方位和俯仰发送至天线控制单元6。
实施例第一北斗2代接收天线A1、第二北斗2代接收天线B2、北斗1代天线3、北斗定位定向仪4组成北斗定位定向系统，该系统采用由广州海格公司生产的BCD241B车载型北斗定位定向系统。实施例工控机5采用太原斯利德公司生产的A4U01加固计算机，通过加载天线对准软件实现。
本发明工控机5的作用是收发报文信息、进行驻车指导和根据接收的定位定向信息进行天线对准；如图2所示，包括收发短信模块13、定位定向信息模块14、驻车指导模块9、天线对准模块10、RS232串口11和RS422串口12；所述的收发短信模块13用于接收来自北斗定位定向仪4发送的接收报文信息，并将接收报文信息发送至定位定向信息模块14，还用于将发送报文信息发送至北斗定位定向仪4；定位定向信息模块14用于接收来自北斗定位定向仪4发送的定位定向信息和来自天线控制单元6发送的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰，并将定位定向信息中的本端站经纬度作为发送报文信息发送至收发短信模块13，并根据本端站经纬度和接收报文信息中的对端站经纬度利用散射链路计算技术计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站的通信距离后，将本端站的通信方位、对端站的通信方位、本端站和对端站的通信距离和本端站车体方位发送至驻车指导模块9；驻车指导模块9根据本端站车体方位和本端站的通信方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指示需要车头调整的角度，当车体方向误差在预设值±20°之间时输出驻车完毕信息和本端站的通信方位到天线对准模块10；天线对准模块10接收到驻车完毕信息后首先发出天线展开指令到天线控制单元6，再将输入的前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位发送至天线控制单元6。
本发明简要工作原理如下：
第一北斗2代接收天线A1、第二北斗2代接收天线B2和北斗定位定向仪4完成北斗定位定向功能，工控机5在获取定位定向信息和由北斗1代天线3接收的接收报文信息、前后天线的方位和俯仰以及前天线和后天线的天线初始俯仰角D后首先发出天线展开指令到天线控制单元6，并输出前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位，通过天线控制单元6驱动前天线7和后天线8指向通信位置，完成通信车载站的开通。

Claims (3)

1.一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统，包括第一北斗2代接收天线(A1)、第二北斗2代接收天线(B2)、北斗1代天线(3)、北斗定位定向仪(4)、天线控制单元(6)、前天线(7)和后天线(8)，其特征在于：还包括工控机(5)；所述的第一北斗2代接收天线(A1)和第二北斗2代接收天线(B2)用于分别接收北斗2代卫星信号，并将接收到的北斗2代卫星信号发送至北斗定位定向仪(4)中；
北斗1代天线(3)用于接收北斗1代卫星出站信号，并将北斗1代卫星出站信号转换为接收报文信息发送至北斗定位定向仪(4)中；还用于将发送报文信息转换为北斗1代卫星入站信号并发送至对端站；所述的接收报文信息包括对端站经纬度，发送报文信息包括本端站经纬度；
北斗定位定向仪(4)用于将北斗2代卫星信号转换为定位定向信息，并将定位定向信息和接收报文信息发送至工控机(5)；还用于将发送报文信息发送至北斗1代天线(3)中；所述的定位定向信息包括本端站经纬度和本端站车体方位；
工控机(5)用于将本端站经纬度作为发送报文信息发送至北斗定位定向仪(4)；还用于根据本端站经纬度和对端站经纬度计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站之间的通信距离，并根据本端站的通信方位和本端站车体方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指出需要车头调整的角度；当车体方向误差小于预设值时，工控机(5)首先发出天线展开指令到天线控制单元(6)，再将输入的前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站通信方位发送至天线控制单元(6)；
天线控制单元(6)用于根据天线展开指令输出指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线(7)和后天线(8)，还用于根据前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位输出通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰分别到前天线(7)和后天线(8)，并分别将前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰发送至工控机(5)；
前天线(7)和后天线(8)用于根据天线控制单元(6)输出的指定位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰和通信位置的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰进行天线展转，并分别将各自的方位和俯仰发送至天线控制单元(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统，其特征在于：工控机(5)包括收发短信模块(13)、定位定向信息模块(14)、驻车指导模块(9)和天线对准模块(10)；所述的收发短信模块(13)用于接收来自北斗定位定向仪(4)发送的接收报文信息，并将接收报文信息发送至定位定向信息模块(14)，还用于将发送报文信息发送至北斗定位定向仪(4)；定位定向信息模块(14)用于接收来自北斗定位定向仪(4)发送的定位定向信息和来自天线控制单元(6)发送的前天线的方位和俯仰及后天线的方位和俯仰，并将定位定向信息中的本端站经纬度作为发送报文信息发送至收发短信模块(13)，并根据本端站经纬度和接收报文信息中的对端站经纬度利用散射链路计算技术计算出本端站的通信方位、对端站的通信方位以及本端站和对端站的通信距离后，将本端站的通信方位、对端站的通信方位、本端站和对端站的通信距离和本端站车体方位发送至驻车指导模块(9)；驻车指导模块(9)根据本端站车体方位和本端站的通信方位计算出车体方向误差，根据车体方向误差指示需要车头调整的角度，当车体方向误差小于预设值时输出驻车完毕信息和本端站的通信方位到天线对准模块(10)；天线对准模块(10)接收到驻车完毕信息后首先发出天线展开指令到天线控制单元(6)，再将输入的前天线和后天线的天线初始俯仰角和本端站的通信方位发送至天线控制单元(6)。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗双模终端的通信车载站天线对准系统，其特征在于：第一北斗2代接收天线(A1)安装在通信车载站方舱顶部车尾的侧壁，第二北斗2代接收天线(B2)安装在通信车载站方舱顶部前端的侧壁，两天线连线平行于车体轴线方向；北斗1代天线(3)安装在第二北斗2代接收天线(B2)后方，安装高度至少低于北斗2代接收天线(B2)0.1米。
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