CN113328776B - 一种低功耗追踪目标卫星的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低功耗追踪目标卫星的系统及方法。包括：主控模块与电源管理模块相连通时，主控模块关闭功放，主控模块根据多模检测模块采集到的分路信号实时控制伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；当主控模块检测调制解调器的SNR值稳定时，主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；当主控模块检测调制解调器的SNR值减小时，主控模块从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。该低功耗追踪目标卫星的系统改善了现有技术中无法根据卫星站是否追踪到目标卫星自动调整整个系统功耗的问题。

Description

一种低功耗追踪目标卫星的系统及方法

技术领域

本发明涉及智能化卫星站技术领域，尤其是涉及一种低功耗追踪目标卫星的系统及方法。

背景技术

我国国土面积广阔，在人口密集区有良好的地面移动通信及电力网络覆盖，但在空中、海上和陆地偏远地区基本上没有有效的覆盖手段，尤其是我国自然环境条件多变，自然灾害多发。应急救援现场最有效手段就是卫通通信，而实际救援场地电力资源将是非常紧缺资源，如何保障救援现场卫星通信系统较长时间工作将对救援是一个非常重要一项指标。另外救援现场比较凌乱，存在遮挡卫星天线现象，严重影响通信业务质量甚至会中断卫星通信等。

卫星天线跟上目标星后开通业务后，主要工作的是BUC、LNB和调制解调器等通信设备。传统卫星站伺服控制单元仍在通电，并工作，此时会有较多的电能转换为热能浪费掉，为满足长时间应急通信要求，需要将无需用电的设备断电或者自动调整为低功耗模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗追踪目标卫星的系统及方法，该低功耗追踪目标卫星的系统能够解决现有技术中无法根据卫星站是否追踪到目标卫星自动调整整个系统功耗的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低功耗追踪目标卫星的系统，包括：

卫星天线，其用于收集卫星传出的卫星信号；

耦合器，所述耦合器将所述卫星信号转变为主路信号和分路信号；

调制解调器，其与所述耦合器电性相连，所述调制解调器用于接收所述主路信号；

多模检测模块，用于采集卫星信号；

电源管理模块；

伺服控制模块；

主控模块，其与所述多模检测模块、所述电源管理模块、所述伺服控制模块电性相连，所述主控模块与所述电源管理模块相连通时，所述主控模块关闭功放，所述主控模块根据所述多模检测模块采集到的所述分路信号实时控制所述伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；

当所述主控模块检测所述调制解调器的SNR值稳定时，所述主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；

当所述主控模块检测所述调制解调器的SNR值减小时，所述主控模块从所述低功耗模式转为正常工作模式，同时将所述伺服控制模块输出转变为全流模式，所述系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述伺服控制模块包括方位驱动模块和方位电机，所述方位驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述方位电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述方位驱动模块驱动所述方位电机。

进一步地，所述伺服控制模块还包括俯仰驱动模块和俯仰电机，所述俯仰驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述俯仰电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述俯仰驱动模块驱动所述俯仰电机。

进一步地，所述伺服控制模块还包括极化驱动模块和极化电机，所述极化驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述极化电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述极化驱动模块驱动所述极化电机。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括AI模块，所述AI模块与所述主控模块电性相连。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块电性相连。

进一步地，所述伺服控制模块采用A4989芯片，主控模块通过控制A4989的两个接口MS1、MS2来控制实际驱动方式；

最终实际输出电流为：

Imax＝VREF/(8*RSENSE)

式中，RSENSE＝0.062Ω，VREF最大值限定为2V，通过所述主控模块控制MS1和MS2来控制VREF值输出范围。

进一步地，正常对星模式时，主控模块控制MS1、MS2为全流模式，实现大电流驱动输出，进而实现快速跟星；对星结束后主控模块控制MS1、MS2为半流模式，整机功耗降为原有的一半。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括远程主控平台，所述远程主控平台与所述调制解调器电性相连，通过所述调制解调器将调制解调器状态信息上传至所述远程主控平台。

一种低功耗追踪目标卫星的方法，方法具体包括：

S101，通过卫星天线收集卫星传出的卫星信号；

S102，通过耦合器将卫星信号转变为主路信号和分路信号；

S103，通过调制解调器接收主路信号；

S104，通过多模检测模块采集卫星信号；

S105，主控模块根据多模检测模块采集到的分路信号实时控制伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；

当主控模块检测调制解调器的SNR值稳定时，主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；

当主控模块检测调制解调器的SNR值减小时，主控模块从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

本发明具有如下优点：

本发明中的低功耗追踪目标卫星的系统，通过主控模块根据多模检测模块采集到的分路信号实时控制伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；当主控模块检测调制解调器的SNR值稳定时，主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；

当主控模块检测调制解调器的SNR值减小时，主控模块从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式；解决了现有技术中无法根据卫星站是否追踪到目标卫星自动调整整个系统功耗的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中低功耗追踪目标卫星的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中低功耗追踪目标卫星的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中伺服控制模块的电路图；

图4为本发明实施例中伺服控制模块的电路图；

图5为本发明实施例中低功耗追踪目标卫星的方法流程图。

附图标记说明：

卫星天线10，耦合器20，调制解调器30，多模检测模块40，电源管理模块50，伺服控制模块60，方位驱动模块601，方位电机602，俯仰驱动模块603，俯仰电机604，极化驱动模块605，极化电机606，主控模块70。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种低功耗追踪目标卫星的系统，包括：

卫星天线10，其用于收集卫星传出的卫星信号；

卫星信号经过卫星天线10射频处理；通过LNB转变为中频信号，(LNB又叫高频头(Low Noise Block)，即低噪声下变频器，其功能是将由馈源传送的卫星信号经过放大和下变频，把Ku或C波段信号变成L波段。

BUC(Block Up-Converter)即上变频功率放大器，把卫星Modem输出的L波段信号转变为高频的射频信号逆向传送到C波段、KU波段或KA波段卫星。习惯性的称呼为(块变频器)，或称之为“变频器组件”。以数字卫星新闻采集系统为例(DSNG)，上行信号大多使用14G的Ku频段，而卫星猫的输出在70MHz，需要将频率进行变化的，这个模块是放置于HPA之内的，即Modem的输出先进BUC，变频后再进功率放大模块进行放大。因为这个模块是内置于HPA的，故称之为BUC。卫星信号经BUC放大。

调制解调器30(又称Modem)，其与所述耦合器20电性相连，所述调制解调器30用于接收所述主路信号；调制解调器30是一种计算机硬件，它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的脉冲信号，而这些脉冲信号又可被线路另一端的另一个调制解调器30接收，并译成计算机可懂的语言。

多模检测模块40，用于采集卫星信号；

耦合器20，所述耦合器20将所述卫星信号转变为主路信号和分路信号；卫星信号通过LNB变为中频信号，该中频信号经过耦合器20分为两路；主路信号衰减小，直接和调制解调器30连接，分路信号衰减大和多模检测模块40连接。

电源管理模块50；

伺服控制模块60；

主控模块70，其与所述多模检测模块40、所述电源管理模块50、所述伺服控制模块60电性相连，所述主控模块70与所述电源管理模块50相连通时，所述主控模块70关闭功放，所述主控模块70根据所述多模检测模块40采集到的所述分路信号实时控制所述伺服控制模块60调整三轴运动，追踪目标卫星；

当所述主控模块70检测所述调制解调器30的SNR值稳定时，所述主控模块70控制进入低功耗模式且伺服控制模块60输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块40；

当所述主控模块70检测所述调制解调器30的SNR值减小时，所述主控模块70从所述低功耗模式转为正常工作模式，同时将所述伺服控制模块60输出转变为全流模式，所述系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

卫星站锁定后，modem开始开通业务。传统天线在此时，伺服控制模块60、多模检测模块40等仍旧处于上电状态，大量电能转换为热能，对于应急通信应用时电力相对比较紧缺，不满足现在应用。而本发明的系统上电后，主控模块70会自动将功放关闭，即可保证功放在卫星跟踪过程中对周围电磁辐射，也可降低整机功耗，同时在卫星站跟踪到目标卫星60秒后读取modem提供的SNR或者连续10次读取卫星电平值确认是否还在变化，如果信号相对稳定或者modem已锁定，主控模块70通过协议控制方位、俯仰、极化电机606驱动器进入半流模式，同时将多模检测模块40关断，此时主控模块70也进入低功耗模式，卫星天线10和modem之间保持“心跳”握手信号，设定为10分钟检测modem的SNR值。

此时卫星站整机功耗将大幅降低，只有基本的保持电流使天线保持不动，业务继续开通。如因周围环境遮挡等因素，导致主控模块70检测到modem的SNR值减小时，主控模块70自动将由低功耗模式转为正常工作模式同时将三轴的伺服控制模块60的输出改为全流模式，整个系统进入搜索模式，直到跟踪到目标卫星后，再次进入低功耗模式。该策略相对传统卫星站，不仅功耗大幅降低同时更加智能化。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述伺服控制模块60包括方位驱动模块601和方位电机602，所述方位驱动模块601与所述电源管理模块50、所述主控模块70和所述方位电机602均电性相连，所述主控模块70用于控制所述方位驱动模块601驱动所述方位电机602。

进一步地，所述伺服控制模块60还包括俯仰驱动模块603和俯仰电机604，所述俯仰驱动模块603与所述电源管理模块50、所述主控模块70和所述俯仰电机604均电性相连，所述主控模块70用于控制所述俯仰驱动模块603驱动所述俯仰电机604。

进一步地，所述伺服控制模块60还包括极化驱动模块605和极化电机606，所述极化驱动模块605与所述电源管理模块50、所述主控模块70和所述极化电机606均电性相连，所述主控模块70用于控制所述极化驱动模块605驱动所述极化电机606。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括AI模块，所述AI模块与所述主控模块70电性相连。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块70电性相连。

进一步地，所述伺服控制模块60采用A4989芯片，主控模块70通过控制A4989的两个接口MS1、MS2来控制实际驱动方式；

最终实际输出电流为：

Imax＝VREF/(8*RSENSE)

式中，RSENSE＝0.062Ω，VREF最大值限定为2V，通过所述主控模块70控制MS1和MS2来控制VREF值输出范围。

进一步地，正常对星模式时，主控模块70控制MS1、MS2为全流模式，实现大电流驱动输出，进而实现快速跟星；对星结束后主控模块70控制MS1、MS2为半流模式，整机功耗降为原有的一半。

MS2	MS1	工作模式
			0	0	全流工作
0	1	半流工作

表一

具体实现如表一所示，详细设计如图3-4所示，正常对星模式时，主控模块70控制MS1、MS2为全流模式，实现大电流驱动输出，进而实现快速跟星。对星结束后主控模块70控制MS1、MS2为半流模式，整机功耗降为原有的一半。相对应急救援电力紧张的环境，该设计将大大延长应急通信业务开展。

相对传统天线，不仅支持手动输入同时该设备支持AI控制，实现智能语音输入卫星、设备等参数，同时支持语音控制天线动作。在夜晚或者雨天及有关特殊环境，该功能作用将更加明显。

进一步地，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括远程主控平台，所述远程主控平台与所述调制解调器30电性相连，通过所述调制解调器30将调制解调器30状态信息上传至所述远程主控平台。

本发明支持本地天线及modem状态信息(告警信息、位置信息、天线工作状态、modem工作状态等)在卫星站入网后通过modem主动上传到远程主控平台，同时结合客户使用习惯及使用地点进行大数据分析，便于设备厂商确定该设备主要应用行业，及时对市场进行预判，同时结合不同卫星站上报的告警信息进行大数据处理，可协助设备厂商对常出现故障的模块进行设备升级及改进。另外后台可远程控制卫星站参数设置及程序升级等。

如图5所示，一种低功耗追踪目标卫星的方法，方法具体包括：

S101，卫星天线收集卫星信号；

本步骤中，通过卫星天线10收集卫星传出的卫星信号；

S102，耦合器将卫星信号转变为两路；

本步骤中，通过耦合器20将卫星信号转变为主路信号和分路信号；

S103，调制解调器接收主路信号；

本步骤中，通过调制解调器30接收主路信号；

S104，多模检测模块采集卫星信号；

本步骤中，通过多模检测模块40采集卫星信号；

S105，根据卫星站是否追踪到目标卫星自动调整整个系统功耗；

本步骤中，主控模块70根据多模检测模块40采集到的分路信号实时控制伺服控制模块60调整三轴运动，追踪目标卫星；

当主控模块70检测调制解调器30的SNR值稳定时，主控模块70控制进入低功耗模式且伺服控制模块60输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块40；

当主控模块70检测调制解调器30的SNR值减小时，主控模块70从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块60输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

本发明在电机控制系统中使用；可靠性高，维护简便；操作简单、便于实现；驱动器自研，不受控，性价比高；通用性强，可适用于固定卫星站、便携卫星站、车载卫星站；本发明提供了一种智能卫星站电机控制方法及寻星策略，产品实现非常简单，大大降低产品功耗及成本。

该低功耗追踪目标卫星的系统使用过程如下：

使用时，操作人员通过卫星天线10收集卫星传出的卫星信号；通过耦合器20将卫星信号转变为主路信号和分路信号；通过调制解调器30接收主路信号；通过多模检测模块40采集卫星信号；主控模块70根据多模检测模块40采集到的分路信号实时控制伺服控制模块60调整三轴运动，追踪目标卫星；

当主控模块70检测调制解调器30的SNR值稳定时，主控模块70控制进入低功耗模式且伺服控制模块60输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块40；

当主控模块70检测调制解调器30的SNR值减小时，主控模块70从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块60输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，包括：

卫星天线，其用于收集卫星传出的卫星信号；

耦合器，所述耦合器将所述卫星信号转变为主路信号和分路信号；

调制解调器，其与所述耦合器电性相连，所述调制解调器用于接收所述主路信号；

多模检测模块，用于采集卫星信号；

电源管理模块；

伺服控制模块；

主控模块，其与所述多模检测模块、所述电源管理模块、所述伺服控制模块电性相连，所述主控模块与所述电源管理模块相连通时，所述主控模块关闭功放，所述主控模块根据所述多模检测模块采集到的所述分路信号实时控制所述伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；

当所述主控模块检测所述调制解调器的SNR值稳定时，所述主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；

当所述主控模块检测所述调制解调器的SNR值减小时，所述主控模块从所述低功耗模式转为正常工作模式，同时将所述伺服控制模块输出转变为全流模式，所述系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

2.根据权利要求1所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述伺服控制模块包括方位驱动模块和方位电机，所述方位驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述方位电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述方位驱动模块驱动所述方位电机。

3.根据权利要求2所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述伺服控制模块还包括俯仰驱动模块和俯仰电机，所述俯仰驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述俯仰电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述俯仰驱动模块驱动所述俯仰电机。

4.根据权利要求3所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述伺服控制模块还包括极化驱动模块和极化电机，所述极化驱动模块与所述电源管理模块、所述主控模块和所述极化电机均电性相连，所述主控模块用于控制所述极化驱动模块驱动所述极化电机。

5.根据权利要求1～4任一项所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括AI模块，所述AI模块与所述主控模块电性相连。

6.根据权利要求5所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块电性相连。

7.根据权利要求1所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述伺服控制模块采用A4989芯片，主控模块通过控制A4989的两个接口MS1、MS2来控制实际驱动方式；

最终实际输出电流为：

Imax＝VREF/(8*RSENSE)

式中，RSENSE＝0.062Ω，VREF最大值限定为2V，通过所述主控模块控制MS1和MS2来控制VREF值输出范围。

8.根据权利要求7所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，正常对星模式时，主控模块控制MS1、MS2为全流模式，实现大电流驱动输出，进而实现快速跟星；对星结束后主控模块控制MS1、MS2为半流模式，整机功耗降为原有的一半。

9.根据权利要求1所述的低功耗追踪目标卫星的系统，其特征在于，所述低功耗追踪目标卫星的系统还包括远程主控平台，所述远程主控平台与所述调制解调器电性相连，通过所述调制解调器将调制解调器状态信息上传至所述远程主控平台。

10.一种低功耗追踪目标卫星的方法，其特征在于，方法具体包括：

S101，通过卫星天线收集卫星传出的卫星信号；

S102，通过耦合器将卫星信号转变为主路信号和分路信号；

S103，通过调制解调器接收主路信号；

S104，通过多模检测模块采集卫星信号；

S105，主控模块根据多模检测模块采集到的分路信号实时控制伺服控制模块调整三轴运动，追踪目标卫星；

当主控模块检测调制解调器的SNR值稳定时，主控模块控制进入低功耗模式且伺服控制模块输出转变为半流模式，同时关闭多模检测模块；

当主控模块检测调制解调器的SNR值减小时，主控模块从低功耗模式转为正常工作模式，同时将伺服控制模块输出转变为全流模式，系统进入搜索模式，直至跟踪到目标卫星，再次进入低功耗模式。

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