CN108923841B - 一种卫星动中通多模式信号检测方法 - Google Patents
一种卫星动中通多模式信号检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种卫星动中通多模式信号检测方法，包括以下步骤：一、初始化及参数设置；二、窄带信号检测模式选择及信标信号的检测；三、静止时卫星动中通天线的调节；四、宽带信号检测模式选择及卫星宽带信号的检测；五、移动中卫星动中通天线的调节。本发明能对窄带信号和宽带信号进行检测，确保卫星动中通天线对准目标卫星，具有较强的抗干扰性和稳定性，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于微惯性航姿技术领域，尤其是涉及一种卫星动中通多模式信号检测方法。
背景技术
动中通起源于固定卫星通信，实质是将卫星地面站搬到运动载体上，利用固定卫星通信资源，在运动或静止状态下，与目标卫星建立和保持卫星链路的宽带移动卫星通信系统。动中通设备的特别之处在于天线增益高、波束窄，且天线是置于无规则不停运动的载体上，要保证通信质量就必须使天线波束克服载体运动对天线指向的影响，始终对准卫星。
目前，应用于检测的卫星信号主要有三种：(1)卫星信标信号；(2)卫星通信信号；(3)卫星广播电视信号。
信标机是用于检测卫星信标信号的主流设备，在现代卫星通信领域得到了广泛的应用。当卫星地球站天线波束对准目标卫星时，信标机能够检测到该目标卫星上的信标信号，并根据接收的信标信号强度，输出对应的电压信号；当输出电压大于预设的阈值时，则认为天线波束精确对准了目标卫星。该检测方法的前提是卫星都有信标信号且频率唯一。否则，天线波束对准非目标卫星时，依据信标机的输出信号会作出错误的判断。由于信标信号带宽很窄，而卫星通信信号和卫星广播电视信号带宽宽，因此该设备只能针对信标信号进行检测，不能检测卫星通信信号和卫星广播电视信号。另外，该设备通用性不强，成本高昂，仅适用于大型的卫星地球站。
近年来，出现了卫星广播电视信号检测设备，这类设备通常采用FPGA来实现，它不仅能够检测卫星广播电视信号的强度大小，而且能够对广播电视进行解调输出，检测出电视信号的质量、广播电视的PID、NID号等内容，信号检测的参数种类较多。但由于卫星广播电视信号标准的唯一性，这类设备只能用于检测卫星广播电视信号，无法检测信标信号和卫星通信信号。
综上所述，现有的卫星信号检测设备，检测信号单一、成本高、通用性不强、难以应对实际的应用环境。到目前为止，尚未发现一种能够适用多种应用场合、实现多种卫星信号检测的可靠检测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种卫星动中通多模式信号检测方法，其设计合理且成本低，使用操作简便，能对窄带信号和宽带信号进行检测，从而实现对卫星信标信号、卫星通信信号和卫星广播电视信号的检测，确保卫星动中通天线对准目标卫星，具有较强的抗干扰性和稳定性，实用性强。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于，该方法所采用的装置包括安装在载体上且与目标卫星通信的卫星动中通天线、对卫星动中通天线接收到的卫星信号进行处理的信号处理模块和与所述信号处理模块相接的信号采集控制模块，所述信号处理模块包括第一级信号处理模块和第二级信号处理模块，所述第一级信号处理模块包括与卫星动中通天线输出端相接的LNB模块和与所述LNB模块输出端相接的调谐器，所述第二级信号处理模块包括依次相接的低通滤波器、多路复用器和对数放大器，所述低通滤波器和多路复用器的输入端均与调谐器的输出端相接，所述信号采集控制模块包括微控制器以及与微控制器相接的触摸屏，所述微控制器的输入端接有ADC模块和按键输入模块，所述微控制器的输出端接有报警器和带动卫星动中通天线转动的天线转动调节模块，所述调谐器、低通滤波器和多路复用器均由微控制器进行控制，所述对数放大器的输出端与ADC模块的输入端相接，所述ADC模块的输出端和低通滤波器的输出端均与微控制器的输入端相接，该方法包括以下步骤：
步骤一、初始化及参数设置：将微控制器和调谐器初始化，之后，设定窄带信号检测模式中调谐器的本振频率Ftb1、低通滤波器的截止频率、频率阈值Fy和窄带信号直流电压阈值Us，以及宽带信号检测模式中调谐器的本振频率和宽带信号直流电压阈值U′s；其中，宽带信号检测模式中调谐器的本振频率包括检测卫星通信信号时调谐器的本振频率Ftb2和检测卫星广播电视信号时调谐器的本振频率Ftb3；
步骤二、窄带信号检测模式选择及信标信号的检测：
步骤201、操作按键输入模块中窄带信号检测模式按键选择窄带信号检测模式；
步骤202、卫星动中通天线获取目标卫星的信标信号并将获取的信标信号发送至LNB模块，LNB模块对所述信标信号进行处理并输出窄带中频信号至调谐器，调谐器对所述窄带中频信号进行解调处理，生成一对差分I路信号；
步骤203、将步骤二中得到的一对差分I路信号输入低通滤波器进行低通滤波，得到滤波后的I路信号并发送至微控制器，微控制器对所述滤波后的I路信号进行校正，得到校正后的I路信号；
步骤204、微控制器控制多路复用器选择所述校正后的I路信号进入对数放大器，经对数放大器的处理得到第一直流电压信号；
步骤205、将步骤204中得到的第一直流电压信号经过ADC模块模数转换，微控制器对ADC模块模数转换得到的第一直流电压值进行采样，且对采集到的第一直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k+1)，k为正整数；
步骤三、静止时卫星动中通天线的调节：
步骤301、采用微控制器将当前采样时刻的第一直流电压检测值Uc(k)与预先设定的窄带信号直流电压阈值Us进行比较，当0.95Us≤Uc(k)≤1.05Us时，执行步骤302；否则，执行步骤303；
步骤302、微控制器控制触摸屏显示卫星动中通天线对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第一直流电压值Uc(k+1)；
步骤303、微控制器控制报警器提醒卫星动中通天线未对准目标卫星，同时，微控制器通过天线转动调节模块带动卫星动中通天线转动，重复步骤202至步骤302，直至卫星动中通天线对准目标卫星；
步骤四、宽带信号检测模式选择及卫星宽带信号的检测：
步骤401、卫星动中通天线对准目标卫星之后，卫星动中通天线随所述载体运动，操作按键输入模块中宽带信号检测模式按键选择宽带信号检测模式；
步骤402、卫星动中通天线获取目标卫星的卫星宽带信号并将获取的卫星宽带信号发送至LNB模块，LNB模块对所述卫星宽带信号进行处理并输出宽带中频信号至调谐器，调谐器对所述宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，所述卫星宽带信号为卫星通信信号或者卫星广播电视信号；
步骤403、微控制器控制多路复用器选择所述Q路信号进入对数放大器，经对数放大器的处理得到第二直流电压信号；
步骤404、将步骤403中得到的所述第二直流电压信号经过ADC模块模数转换，微控制器对ADC模块模数转换得到的第二直流电压值进行采样，且对采集到的第二直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第二直流电压值记为U′c(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第二直流电压值记为Uc′(k+1)，k为正整数；
步骤五、移动中卫星动中通天线的调节：
步骤501、采用微控制器将第二直流电压检测值U′c(k)与预先设定的宽带信号直流电压阈值U′s进行比较，当0.95U′s≤U′c(k)≤1.05U′s时，执行步骤502；否则，执行步骤503；
步骤502、微控制器控制触摸屏显示卫星动中通天线对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第二直流电压值U′c(k+1)；
步骤503、微控制器控制报警器提醒卫星动中通天线未对准目标卫星，同时，微控制器通过天线转动调节模块带动卫星动中通天线转动，重复步骤402至步骤502，直至卫星动中通天线对准目标卫星。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述微控制器为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述微控制器和调谐器的输入端接有5V转3.3V供电模块。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述调谐器为MAX2112调谐器，所述低通滤波器为LTC6603低通滤波器，所述对数放大器为AD8310对数放大器。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述天线转动调节模块包括电机和驱动所述电机转动的伺服驱动器，所述伺服驱动器的输入端与微控制器的输出端相接，所述电机与卫星动中通天线传动连接。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤203中微控制器对所述滤波后的I路信号进行校正，具体过程如下：
步骤2031、微控制器调取FFT变换模块对所述滤波后的I路信号进行FFT变换，得到频谱图；然后，采用微控制器获取频谱图中峰值点所对应的频率值Ff；
步骤2032、采用微控制器将所述频谱图中峰值点所对应的频率值Ff与步骤一中预先设定的频率阈值Fy进行比较，当|Ff-Fy|≤20kHz不成立时，执行步骤2033；否则，执行步骤2034；
步骤2033、当|Ff-Fy|≤20kHz不成立时，微控制器对窄带信号检测模式中调谐器的本振频率Ftb1进行调整，使|Ff-Fy|≤20kHz，得到校正后的I路信号；
步骤2034、当|Ff-Fy|≤20kHz成立时，则将滤波后的I路信号称为校正后的I路信号。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤一中窄带信号检测模式中调谐器的本振频率Ftb1为Ftb1＝Fws1-FLs；其中，Fws1表示设定的卫星动中通天线的信标信号接收频率，FLs表示LNB模块的本振频率；
检测卫星通信信号时调谐器的本振频率Ftb2为Ftb2＝Fws2-FLs；其中，Fws2表示设定的卫星动中通天线的通信信号接收频率；
检测卫星广播电视信号时调谐器的本振频率Ftb3为Ftb3＝Fws3-FLs；其中，Fws3表示设定的卫星动中通天线的广播电视信号接收频率；
所述低通滤波器的截止频率为40kHz；
所述频率阈值Fy的取值范围为Ftb1-2×10-6≤Fy≤Ftb1+2×10-6；
步骤一中窄带直流电压阈值Us为0.7×Umax≤Us≤0.8×Umax；其中，Umax表示手动调节卫星动中通天线对准目标卫星时的最大窄带信号直流电压值；
步骤202中所述调谐器生成的一对差分I路信号之间的相位相差180度，所述窄带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz；步骤402中所述宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤402中卫星动中通天线获取目标卫星的卫星宽带信号并生成Q路信号的具体过程为：
当卫星动中通天线与目标卫星通信时，卫星动中通天线获取目标卫星的卫星通信信号并发送至LNB模块，LNB模块对所述卫星通信信号进行处理并输出通信宽带中频信号至调谐器，调谐器对所述通信宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星通信信号时调谐器的本振频率为Ftb2；
当卫星动中通天线未与目标卫星通信时，卫星动中通天线获取目标卫星的卫星广播电视信号并发送至LNB模块，LNB模块对所述卫星广播电视信号进行处理并输出广播电视宽带中频信号至调谐器，调谐器对所述广播电视宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星广播电视信号时调谐器的本振频率为Ftb3；所述通信宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz，所述广播电视宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
上述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤501中宽带信号直流电压阈值U′s的获取，具体过程如下：
当卫星动中通天线与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为通信信号直流电压阈值U′1s；其中，通信信号直流电压阈值U′1s为0.7×U′1max≤U′1s≤0.8×U′1max；其中，U′1max表示手动调节卫星动中通天线对准目标卫星时的最大通信信号直流电压值；
当卫星动中通天线未与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为广播电视信号直流电压阈值U′2s；其中，广播电视信号直流电压阈值U′2s为0.7×U′2max≤U′2s≤0.8×U′2max；其中，U′2max表示手动调节卫星动中通天线对准目标卫星时的最大广播电视信号直流电压值。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。
2、所采用的调谐器能得到I路信号和Q路信号，从而将卫星下行信号分为窄带和宽带两类分别进行检测，能够检测卫星信标信号、卫星通信信号和卫星广播电视信号，解决了现有检测设备或方法检测信号单一、通用性不强的问题。
3、所采用的卫星动中通多模式信号检测方法步骤简单、实现方便且操作简便，确保卫星动中通天线对准目标卫星。
4、所采用的卫星动中通多模式信号检测方法操作简便且使用效果好，采用微控制器先进行窄带信号的检测，完成了静止时卫星动中通天线的调节；然后进行卫星宽带信号检测，实现移动中卫星动中通天线的调节，从而通过对卫星信标信号、卫星通信信号和卫星广播电视信号的检测，确保卫星动中通天线对准目标卫星，具有较强的抗干扰性和稳定性。
5、所采用的窄带信号检测过程中采用了FFT变换实现闭环频率修正，保证了卫星动中通锁定目标卫星信标信号的稳定性和持续性，具有较强的抗干扰能力，且提高了第一直流电压值获取的准确性。
6、信标信号与实际应用的通信信号存在频率差，卫星动中通在通信工作时，该频率差在平板阵列天线尤其是在相控阵天线中，会导致波束指向的偏移，进而导致信标跟踪无法应用，因此，卫星动中通与目标卫星通信之后，采用卫星宽带信号(通信信号或者卫星广播电视信号)检测，可解决平板天线的波束指向偏移问题，既兼顾了信标跟踪，也可具有较强的抗干扰性和稳定性。
综上所述，本发明设计合理且成本低，使用操作简便，能对窄带信号和宽带信号进行检测，从而实现对卫星信标信号、卫星通信信号和卫星广播电视信号的检测，确保卫星动中通天线对准目标卫星，具有较强的抗干扰性和稳定性，实用性强。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明所采用装置的电路原理框图。
附图标记说明:
1—卫星动中通天线； 2—LNB模块； 3—调谐器；
4—低通滤波器； 5—多路复用器； 6—对数放大器；
7—ADC模块； 8—微控制器； 9—天线转动调节模块；
10—报警器； 11—5V转3.3V供电模块； 12—按键输入模块；
13—触摸屏。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种卫星动中通多模式信号检测方法，所采用的装置包括安装在载体上且与目标卫星通信的卫星动中通天线1、对卫星动中通天线1接收到的卫星信号进行处理的信号处理模块和与所述信号处理模块相接的信号采集控制模块，所述信号处理模块包括第一级信号处理模块和第二级信号处理模块，所述第一级信号处理模块包括与卫星动中通天线1输出端相接的LNB模块2和与所述LNB模块2输出端相接的调谐器3，所述第二级信号处理模块包括依次相接的低通滤波器4、多路复用器5和对数放大器6，所述低通滤波器4和多路复用器5的输入端均与调谐器3的输出端相接，所述信号采集控制模块包括微控制器8以及与微控制器8相接的触摸屏13，所述微控制器8的输入端接有ADC模块7和按键输入模块12，所述微控制器8的输出端接有报警器10和带动卫星动中通天线1转动的天线转动调节模块9，所述调谐器3、低通滤波器4和多路复用器8均由微控制器8进行控制，所述对数放大器6的输出端与ADC模块7的输入端相接，所述ADC模块7的输出端和低通滤波器4的输出端均与微控制器8的输入端相接，该方法包括以下步骤：
步骤一、初始化及参数设置：将微控制器8和调谐器3初始化，之后，设定窄带信号检测模式中调谐器3的本振频率Ftb1、低通滤波器4的截止频率、频率阈值Fy和窄带信号直流电压阈值Us，以及宽带信号检测模式中调谐器3的本振频率和宽带信号直流电压阈值U′s；其中，宽带信号检测模式中调谐器3的本振频率包括检测卫星通信信号时调谐器3的本振频率Ftb2和检测卫星广播电视信号时调谐器3的本振频率Ftb3；
步骤二、窄带信号检测模式选择及信标信号的检测：
步骤201、操作按键输入模块12中窄带信号检测模式按键选择窄带信号检测模式；
步骤202、卫星动中通天线1获取目标卫星的信标信号并将获取的信标信号发送至LNB模块2，LNB模块2对所述信标信号进行处理并输出窄带中频信号至调谐器3，调谐器3对所述窄带中频信号进行解调处理，生成一对差分I路信号；
步骤203、将步骤二中得到的一对差分I路信号输入低通滤波器4进行低通滤波，得到滤波后的I路信号并发送至微控制器8，微控制器8对所述滤波后的I路信号进行校正，得到校正后的I路信号；
步骤204、微控制器8控制多路复用器5选择所述校正后的I路信号进入对数放大器6，经对数放大器6的处理得到第一直流电压信号；
步骤205、将步骤204中得到的第一直流电压信号经过ADC模块7模数转换，微控制器8对ADC模块7模数转换得到的第一直流电压值进行采样，且对采集到的第一直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k+1)，k为正整数；
步骤三、静止时卫星动中通天线的调节：
步骤301、采用微控制器8将当前采样时刻的第一直流电压检测值Uc(k)与预先设定的窄带信号直流电压阈值Us进行比较，当0.95Us≤Uc(k)≤1.05Us时，执行步骤302；否则，执行步骤303；
步骤302、微控制器8控制触摸屏13显示卫星动中通天线1对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第一直流电压值Uc(k+1)；
步骤303、微控制器8控制报警器10提醒卫星动中通天线1未对准目标卫星，同时，微控制器8通过天线转动调节模块15带动卫星动中通天线1转动，重复步骤202至步骤302，直至卫星动中通天线1对准目标卫星；
步骤四、宽带信号检测模式选择及卫星宽带信号的检测：
步骤401、卫星动中通天线1对准目标卫星之后，卫星动中通天线1随所述载体运动，操作按键输入模块12中宽带信号检测模式按键选择宽带信号检测模式；
步骤402、卫星动中通天线1获取目标卫星的卫星宽带信号并将获取的卫星宽带信号发送至LNB模块2，LNB模块2对所述卫星宽带信号进行处理并输出宽带中频信号至调谐器3，调谐器3对所述宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，所述卫星宽带信号为卫星通信信号或者卫星广播电视信号；
步骤403、微控制器8控制多路复用器5选择所述Q路信号进入对数放大器6，经对数放大器6的处理得到第二直流电压信号；
步骤404、将步骤403中得到的所述第二直流电压信号经过ADC模块7模数转换，微控制器8对ADC模块7模数转换得到的第二直流电压值进行采样，且对采集到的第二直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第二直流电压值记为U′c(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第二直流电压值记为U′c(k+1)，k为正整数；
步骤五、移动中卫星动中通天线的调节：
步骤501、采用微控制器8将第二直流电压检测值U′c(k)与预先设定的宽带信号直流电压阈值U′s进行比较，当0.95U′s≤U′c(k)≤1.05U′s时，执行步骤502；否则，执行步骤503；
步骤502、微控制器8控制触摸屏13显示卫星动中通天线1对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第二直流电压值U′c(k+1)；
步骤503、微控制器8控制报警器10提醒卫星动中通天线1未对准目标卫星，同时，微控制器8通过天线转动调节模块15带动卫星动中通天线1转动，重复步骤402至步骤502，直至卫星动中通天线1对准目标卫星。
本实施例中，所述微控制器8为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。
本实施例中，所述微控制器8为ARM微控制器，进一步，所述微控制器8为STM32F407ARM微控制器。
本实施例中，所述微控制器8和调谐器3的输入端接有5V转3.3V供电模块。
本实施例中，所述5V转3.3V供电模块包括芯片AMS1117-3.3V。
本实施例中，所述调谐器3为MAX2112调谐器，所述低通滤波器4为LTC6603低通滤波器，所述对数放大器6为AD8310对数放大器。
本实施例中，所述天线转动调节模块9包括电机和驱动所述电机转动的伺服驱动器。
本实施例中，所述电机为SGMSH-10A伺服电机，所述伺服驱动器为控制SGMSH-10A伺服电机的SGDM-10ADA伺服驱动器。
本实施例中，所述LNB模块2为Norsat-Ku-2708BLNB模块。
本实施例中，所述ADC模块7为MAX187模数转换模块。
本实施例中，所述多路复用器5为ADG508A多路复用器，其由微控制器8控制可对采集信号进行有序通道切换，便于数据采集。
本实施例中，所述卫星动中通天线1为等效口径0.6米的卫星动中通天线。
本实施例中，进一步地，所述微控制器8为ARM微控制器，所述微控制器8包括芯片STM32F407。
本实施例中，步骤203中微控制器8对所述滤波后的I路信号进行校正，具体过程如下：
步骤2031、微控制器8调取FFT变换模块对所述滤波后的I路信号进行FFT变换，得到频谱图；然后，采用微控制器8获取频谱图中峰值点所对应的频率值Ff；
步骤2032、采用微控制器8将所述频谱图中峰值点所对应的频率值Ff与步骤一中预先设定的频率阈值Fy进行比较，当|Ff-Fy|≤20kHz不成立时，执行步骤2033；否则，执行步骤2034；
步骤2033、当|Ff-Fy|≤20kHz不成立时，微控制器8对窄带信号检测模式中调谐器3的本振频率Ftb1进行调整，使|Ff-Fy|≤20kHz，得到校正后的I路信号；
步骤2034、当|Ff-Fy|≤20kHz成立时，则将滤波后的I路信号称为校正后的I路信号。
本实施例中，步骤一中窄带信号检测模式中调谐器3的本振频率Ftb1为Ftb1＝Fws1-FLs；其中，Fws1表示设定的卫星动中通天线1的信标信号接收频率，FLs表示LNB模块2的本振频率；
检测卫星通信信号时调谐器3的本振频率Ftb2为Ftb2＝Fws2-FLs；其中，Fws2表示设定的卫星动中通天线1的通信信号接收频率；
检测卫星广播电视信号时调谐器3的本振频率Ftb3为Ftb3＝Fws3-FLs；其中，Fws3表示设定的卫星动中通天线1的广播电视信号接收频率；
所述低通滤波器4的截止频率为40kHz；
所述频率阈值Fy的取值范围为Ftb1-2×10-6≤Fy≤Ftb1+2×10-6；
步骤一中窄带直流电压阈值Us为0.7×Umax≤Us≤0.8×Umax；其中，Umax表示手动调节卫星动中通天线1对准目标卫星时的最大窄带信号直流电压值；
步骤202中所述调谐器3生成的一对差分I路信号之间的相位相差180度，所述窄带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz；步骤402中所述宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
本实施例中，窄带信号检测模式中调谐器3的本振频率Ftb1、检测卫星通信信号时调谐器3的本振频率Ftb2、检测卫星广播电视信号时调谐器3的本振频率Ftb3的单位为GHz。
本实施例中，步骤402中卫星动中通天线1获取目标卫星的卫星宽带信号并生成Q路信号的具体过程为：
当卫星动中通天线1与目标卫星通信时，卫星动中通天线1获取目标卫星的卫星通信信号并发送至LNB模块2，LNB模块2对所述卫星通信信号进行处理并输出通信宽带中频信号至调谐器3，调谐器3对所述通信宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星通信信号时调谐器3的本振频率为Ftb2；
当卫星动中通天线1未与目标卫星通信时，卫星动中通天线1获取目标卫星的卫星广播电视信号并发送至LNB模块2，LNB模块2对所述卫星广播电视信号进行处理并输出广播电视宽带中频信号至调谐器3，调谐器3对所述广播电视宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星广播电视信号时调谐器3的本振频率为Ftb3；所述通信宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz，所述广播电视宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
本实施例中，步骤501中宽带信号直流电压阈值U′s的获取，具体过程如下：
当卫星动中通天线1与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为通信信号直流电压阈值U′1s；其中，通信信号直流电压阈值U′1s为0.7×U′1max≤U′1s≤0.8×U′1max；其中，U′1max表示手动调节卫星动中通天线1对准目标卫星时的最大通信信号直流电压值；
当卫星动中通天线1未与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为广播电视信号直流电压阈值U′2s；其中，广播电视信号直流电压阈值U′2s为0.7×U′2max≤U′2s≤0.8×U′2max；其中，U′2max表示手动调节卫星动中通天线1对准目标卫星时的最大广播电视信号直流电压值。
本实施例中，宽带信号检测模式中，因为卫星通信信号和卫星广播电视信号的带宽较宽，通常较小的频率偏移不影响宽带信号的检测结果，因此不需要对卫星通信信号和卫星广播电视信号进行频偏校正。
本实施例中，在卫星动中通随载体静止情况下，利用窄带信号检测识别率高的特性搜索并捕获目标卫星，然后卫星动中通随载体运动，进入通信阶段后，切换到宽带信号检测模式，利用宽带信号检测稳定、抗干扰能力强的特性进行目标卫星的跟踪。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种卫星动中通多模式信号检测方法，该方法所采用的装置包括安装在载体上且与目标卫星通信的卫星动中通天线(1)、对卫星动中通天线(1)接收到的卫星信号进行处理的信号处理模块和与所述信号处理模块相接的信号采集控制模块，所述信号处理模块包括第一级信号处理模块和第二级信号处理模块，所述第一级信号处理模块包括与卫星动中通天线(1)输出端相接的LNB模块(2)和与所述LNB模块(2)输出端相接的调谐器(3)，所述第二级信号处理模块包括依次相接的低通滤波器(4)、多路复用器(5)和对数放大器(6)，所述低通滤波器(4)和多路复用器(5)的输入端均与调谐器(3)的输出端相接，所述信号采集控制模块包括微控制器(8)以及与微控制器(8)相接的触摸屏(13)，所述微控制器(8)的输入端接有ADC模块(7)和按键输入模块(12)，所述微控制器(8)的输出端接有报警器(10)和带动卫星动中通天线(1)转动的天线转动调节模块(9)，所述调谐器(3)、低通滤波器(4)和多路复用器(5 )均由微控制器(8)进行控制，所述对数放大器(6)的输出端与ADC模块(7)的输入端相接，所述ADC模块(7)的输出端和低通滤波器(4)的输出端均与微控制器(8)的输入端相接，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、初始化及参数设置：将微控制器(8)和调谐器(3)初始化，之后，设定窄带信号检测模式中调谐器(3)的本振频率Ftb1、低通滤波器(4)的截止频率、频率阈值Fy和窄带信号直流电压阈值Us，以及宽带信号检测模式中调谐器(3)的本振频率和宽带信号直流电压阈值U′s；其中，宽带信号检测模式中调谐器(3)的本振频率包括检测卫星通信信号时调谐器(3)的本振频率Ftb2和检测卫星广播电视信号时调谐器(3)的本振频率Ftb3；
步骤二、窄带信号检测模式选择及信标信号的检测：
步骤201、操作按键输入模块(12)中窄带信号检测模式按键选择窄带信号检测模式；
步骤202、卫星动中通天线(1)获取目标卫星的信标信号并将获取的信标信号发送至LNB模块(2)，LNB模块(2)对所述信标信号进行处理并输出窄带中频信号至调谐器(3)，调谐器(3)对所述窄带中频信号进行解调处理，生成一对差分I路信号；
步骤203、将步骤二中得到的一对差分I路信号输入低通滤波器(4)进行低通滤波，得到滤波后的I路信号并发送至微控制器(8)，微控制器(8)对所述滤波后的I路信号进行校正，得到校正后的I路信号；
步骤204、微控制器(8)控制多路复用器(5)选择所述校正后的I路信号进入对数放大器(6)，经对数放大器(6)的处理得到第一直流电压信号；
步骤205、将步骤204中得到的第一直流电压信号经过ADC模块(7)模数转换，微控制器(8)对ADC模块(7)模数转换得到的第一直流电压值进行采样，且对采集到的第一直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第一直流电压值记为Uc(k+1)，k为正整数；
步骤三、静止时卫星动中通天线的调节：
步骤301、采用微控制器(8)将当前采样时刻的第一直流电压检测值Uc(k)与预先设定的窄带信号直流电压阈值Us进行比较，当0.95Us≤Uc(k)≤1.05Us时，执行步骤302；否则，执行步骤303；
步骤302、微控制器(8)控制触摸屏(13)显示卫星动中通天线(1)对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第一直流电压值Uc(k+1)；
步骤303、微控制器(8)控制报警器(10)提醒卫星动中通天线(1)未对准目标卫星，同时，微控制器(8)通过天线转动调节模块(15)带动卫星动中通天线(1)转动，重复步骤202至步骤302，直至卫星动中通天线(1)对准目标卫星；
步骤四、宽带信号检测模式选择及卫星宽带信号的检测：
步骤401、卫星动中通天线(1)对准目标卫星之后，卫星动中通天线(1)随所述载体运动，操作按键输入模块(12)中宽带信号检测模式按键选择宽带信号检测模式；
步骤402、卫星动中通天线(1)获取目标卫星的卫星宽带信号并将获取的卫星宽带信号发送至LNB模块(2)，LNB模块(2)对所述卫星宽带信号进行处理并输出宽带中频信号至调谐器(3)，调谐器(3)对所述宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，所述卫星宽带信号为卫星通信信号或者卫星广播电视信号；
步骤403、微控制器(8)控制多路复用器(5)选择所述Q路信号进入对数放大器(6)，经对数放大器(6)的处理得到第二直流电压信号；
步骤404、将步骤403中得到的所述第二直流电压信号经过ADC模块(7)模数转换，微控制器(8)对ADC模块(7)模数转换得到的第二直流电压值进行采样，且对采集到的第二直流电压值进行保存；其中，当前采样时刻记为第k个采样时刻，将当前采样时刻的第二直流电压值记为U′c(k)，将下一个采样时刻记为第k+1个采样时刻，将下一个采样时刻的第二直流电压值记为U′c(k+1)，k为正整数；
步骤五、移动中卫星动中通天线的调节：
步骤501、采用微控制器(8)将第二直流电压检测值U′c(k)与预先设定的宽带信号直流电压阈值U′s进行比较，当0.95U′s≤U′c(k)≤1.05U′s时，执行步骤502；否则，执行步骤503；
步骤502、微控制器(8)控制触摸屏(13)显示卫星动中通天线(1)对准目标卫星，判断下一个采样时刻的第二直流电压值U′c(k+1)；
步骤503、微控制器(8)控制报警器(10)提醒卫星动中通天线(1)未对准目标卫星，同时，微控制器(8)通过天线转动调节模块(15)带动卫星动中通天线(1)转动，重复步骤402至步骤502，直至卫星动中通天线(1)对准目标卫星；
步骤501中宽带信号直流电压阈值U′s的获取，具体过程如下：
当卫星动中通天线(1)与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为通信信号直流电压阈值U′1s；其中，通信信号直流电压阈值U′1s为0.7×U′1max≤U′1s≤0.8×U′1max；其中，U′1max表示手动调节卫星动中通天线(1)对准目标卫星时的最大通信信号直流电压值；
当卫星动中通天线(1)未与目标卫星通信时，宽带信号直流电压阈值U′s为广播电视信号直流电压阈值U′2s；其中，广播电视信号直流电压阈值U′2s为0.7×U′2max≤U′2s≤0.8×U′2max；其中，U′2max表示手动调节卫星动中通天线(1)对准目标卫星时的最大广播电视信号直流电压值。
2.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述微控制器(8)为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。
3.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述微控制器(8)和调谐器(3)的输入端接有5V转3.3V供电模块。
4.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述调谐器(3)为MAX2112调谐器，所述低通滤波器(4)为LTC6603低通滤波器，所述对数放大器(6)为AD8310对数放大器。
5.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：所述天线转动调节模块(9)包括电机和驱动所述电机转动的伺服驱动器，所述伺服驱动器的输入端与微控制器(8)的输出端相接，所述电机与卫星动中通天线(1)传动连接。
6.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤203中微控制器(8)对所述滤波后的I路信号进行校正，具体过程如下：
步骤2031、微控制器(8)调取FFT变换模块对所述滤波后的I路信号进行FFT变换，得到频谱图；然后，采用微控制器(8)获取频谱图中峰值点所对应的频率值Ff；
步骤2032、采用微控制器(8)将所述频谱图中峰值点所对应的频率值Ff与步骤一中预先设定的频率阈值Fy进行比较，当|Ff-Fy|≤20KHz不成立时，执行步骤2033；否则，执行步骤2034；
步骤2033、当|Ff-Fy|≤20KHz不成立时，微控制器(8)对窄带信号检测模式中调谐器(3)的本振频率Ftb1进行调整，使|Ff-Fy|≤20KHz，得到校正后的I路信号；
步骤2034、当|Ff-Fy|≤20KHz成立时，则将滤波后的I路信号称为校正后的I路信号。
7.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤一中窄带信号检测模式中调谐器(3)的本振频率Ftb1为Ftb1＝Fws1-FLs；其中，Fws1表示设定的卫星动中通天线(1)的信标信号接收频率，FLs表示LNB模块(2)的本振频率；
检测卫星通信信号时调谐器(3)的本振频率Ftb2为Ftb2＝Fws2-FLs；其中，Fws2表示设定的卫星动中通天线(1)的通信信号接收频率；
检测卫星广播电视信号时调谐器(3)的本振频率Ftb3为Ftb3＝Fws3-FLs；其中，Fws3表示设定的卫星动中通天线(1)的广播电视信号接收频率；
所述低通滤波器(4)的截止频率为40KHz；
所述频率阈值Fy的取值范围为Ftb1-2×10-6≤Fy≤Ftb1+2×10-6；
步骤一中窄带直流电压阈值Us为0.7×Umax≤Us≤0.8×Umax；其中，Umax表示手动调节卫星动中通天线(1)对准目标卫星时的最大窄带信号直流电压值；
步骤202中所述调谐器(3)生成的一对差分I路信号之间的相位相差180度，所述窄带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz；步骤402中所述宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
8.按照权利要求1所述的一种卫星动中通多模式信号检测方法，其特征在于：步骤402中卫星动中通天线(1)获取目标卫星的卫星宽带信号并生成Q路信号的具体过程为：
当卫星动中通天线(1)与目标卫星通信时，卫星动中通天线(1)获取目标卫星的卫星通信信号并发送至LNB模块(2)，LNB模块(2)对所述卫星通信信号进行处理并输出通信宽带中频信号至调谐器(3)，调谐器(3)对所述通信宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星通信信号时调谐器(3)的本振频率为Ftb2；
当卫星动中通天线(1)未与目标卫星通信时，卫星动中通天线(1)获取目标卫星的卫星广播电视信号并发送至LNB模块(2)，LNB模块(2)对所述卫星广播电视信号进行处理并输出广播电视宽带中频信号至调谐器(3)，调谐器(3)对所述广播电视宽带中频信号进行解调处理，生成Q路信号；其中，检测卫星广播电视信号时调谐器(3)的本振频率为Ftb3；所述通信宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz，所述广播电视宽带中频信号的频率范围为0.95GHz～1.45GHz。
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