CN113640833A - 一种动中通终端设备和对星方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动中通终端设备和对星方法，其方法包括步骤：获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标；获取卫星在地心坐标系下的星历信息；计算动中通终端在终端本体坐标系下的第一姿态，并计算第一姿态的第一俯仰角和第一方位角；计算终端本体坐标系相对于地心固体坐标系的第二姿态；根据位置坐标与星历信息，计算在地心固体坐标系下动中通终端到卫星的第一指向矢量；根据第一指向矢量与第二姿态，计算第二指向矢量在终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角；根据第一俯仰角、第一方位角、第二俯仰角和第二方位角计算动中通终端的调整角度。本发明完成动中通终端对星通信的同时提高对星通信效果。

Description

一种动中通终端设备和对星方法

技术领域

本发明涉及一种用于卫星通信技术领域，特别涉及一种动中通终端设备和对星方法。

背景技术

卫星通信由于其覆盖面积广、通信带宽大等优点，在过去的20年间得到了广泛的应用。卫星移动通信为卫星电话，传真，互联网，提供了全方位的卫星通信服务。卫星移动通信是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。

卫星移动通信系统由空间段的卫星、地面段的地面站和用户终端组成。用户终端按照可移动属性分为固定站与“动中通”站。

动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。车辆、轮船、飞机等移动的载体可以通过动中通系统在运动过程中实时跟踪卫星，从而不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息。动中通系统很好地解决了各种车辆、轮船等移动载体在运动中通信的问题，给卫星通信天线在载体运动时提供了准确的卫星指向，是卫星通信领域的一项重要技术。目前动中通装置通常的对星方式是与地球同步卫星进行通信，但是与同步卫星进行通行对于信号强度的要求高，如果在部分场景信号强度低，会导致动中通对星通信效果降低。

目前需要一种对星方法解决现有技术中动中通对星难、对星差的问题，完成动中通终端对星通信的同时提高对星通信效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种动中通终端设备和对星方法，其中动中通终端设备包括：GPS/BD天线，信令天线，陀螺仪和信号控制设备。其中GPS/BD天线用于接收GPS/BD信号，根据所述GPS/BD信号获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标；信令天线用于接收卫星导频信号，根据所述卫星导频信号获取卫星在地心坐标系下的星历信息；陀螺仪用于获取所述动中通终端设备在终端坐标系下的第一姿态信息；信号控制设备与所述GPS/BD天线、所述信令天线和所述陀螺仪连接，用于根据动中通终端在地心坐标系下的位置坐标以及卫星在地心坐标系下的星历信息，计算所述动中通终端在所述终端本体坐标系下的第一姿态，并计算所述第一姿态的第一俯仰角和第一方位角后，计算所述终端本体坐标系相对于所述地心固体坐标系的第二姿态，再根据所述位置坐标与所述星历信息，计算在所述地心固体坐标系下所述动中通终端到所述卫星的第一指向矢量，并根据所述第一指向矢量与所述第二姿态，计算所述第二指向矢量在所述终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角，最后根据所述第一俯仰角、所述第一方位角、所述第二俯仰角和所述第二方位角计算得到所述动中通终端的调整角度。

进一步地，本发明提供一种动中通终端设备，所述信号控制设备包括：主控制器、GPS/BD接收机和调制解调器。其中GPS/BD接收机与所述GPS/BD天线和所述主控制器连接，用于获取所述便携式动中通终端设备在地心坐标系下的第一位置信息；调制解调器与所述信令天线与所述主控制器连接，用于调制或解调与卫星之间的通信信号，同时可以获取卫星在地心坐标系下的第二位置信息；所述主控制器能够基于所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第一姿态信息确定一转动角度信息，并能够按照所述转动角度信息调整所述业务天线在所述终端坐标系下的姿态，以使得所述业务天线指向所述卫星。

进一步地本发明还提供一种动中通终端设备，还包括：GPS/BD天线和信令天线。其中GPS/BD天线用于接收GPS/BD信号；信令天线用于接收卫星导频信号，所述信令天线用于所述的便携式动中通终端接收低轨卫星或同步卫星的广播信息。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，还包括基座、天线组件和指向机构。其中天线组件包括业务天线、业务天线馈源与反射盘，所述业务天线安装于所述反射盘，所述业务天线馈源安装于所述业务天线顶端；指向机构包括俯仰方向调整组件与方位方向调整组件，所述反射盘安装于所述俯仰方向调整组件，所述俯仰方向调整组件安装于所述方位方向调整组件，所述方位方向调整组件安装在所述基座；所述俯仰方向调整组件用于调节所述业务天线与所述基座之间的俯仰角度，所述方位方向调整组件用于调节所述业务天线与所述基座之间的方位方向角度；其中，所述俯仰方向调整组件是可升降机构，所述俯仰方向调整组件还用来调整所述反射盘与所述基座之间的距离。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，其中所述俯仰方向调整组件包括第一俯仰方向支撑臂、第一俯仰方向轴承、第一俯仰方向齿轮和第一俯仰方向驱动电机。其中第一俯仰方向支撑臂包括第一上端铰接臂与第一下端铰接臂，所述第一上端铰接臂有第一端与第二端，所述第一下端铰接臂有第三端与第四端，所述第一端铰接于所述反射盘底部，所述第二端铰接于所述第三端；所述第四端铰接于所述第一俯仰方向轴承；所述第一俯仰方向轴承固定于所述第一俯仰方向齿轮；第一俯仰方向驱动电机驱动连接于所述第一俯仰方向齿轮，用于驱动所述俯仰方向齿轮的转动；改变所述第一上端铰接臂与所述第一下端铰接臂之间的夹角，以改变所述反射盘与所述基座之间的距离。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，所述俯仰方向调整组件还包括第一定位销。所述第一定位销具体包括第一插头、第二插头以及连接杆，所述第一插头与所述第二插头固定在所述连接杆两端；所述第一俯仰方向支撑臂的所述第一上端铰接臂具有第一插入孔，所述第一下端铰接臂具有第二插入孔，所述定位销的第一插头可插入所述第一插入孔，所述定位销的第二插头可插入所述第二插入孔，以固定所述第一上端铰接臂与所述第一下端铰接臂之间的夹角。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，所述俯仰方向调整组件还包括第二俯仰方向支撑臂，所述第二俯仰方向支撑臂与所述第一俯仰方向支撑臂结构相同并相对设置。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，所述方位方向调整组件包括方位驱动轴承、方位方向驱动齿轮和方位方向驱动电机。其中所述方位驱动轴承固定在所述基座上；方位方向驱动齿轮与所述方位方向轴承连接，所述俯仰方向调整组件安装于所述方位方向驱动齿轮；所述方位方向驱动电机固定在所述基座上，所述方位方向驱动电机可驱动的连接于所述方位方向齿轮，用于驱动所述方位方向齿轮的转动。

进一步地，本发明还提供一种动中通终端设备，其中所述业务天线底端可拆卸安装于所述反射盘；所述业务天线馈源可拆卸安装于所述业务天线顶端。

另外地，本发明还提供一种动中通终端的对星方法，包括步骤：

获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标；

获取卫星在地心坐标系下的星历信息；

计算所述动中通终端在所述终端本体坐标系下的第一姿态，并计算所述第一姿态的第一俯仰角和第一方位角；

计算所述终端本体坐标系相对于所述地心固体坐标系的第二姿态；

根据所述位置坐标与所述星历信息，计算在所述地心固体坐标系下所述动中通终端到所述卫星的第一指向矢量；

根据所述第一指向矢量与所述第二姿态，计算所述第二指向矢量在所述终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角；

根据所述第一俯仰角、所述第一方位角、所述第二俯仰角和所述第二方位角计算所述动中通终端的调整角度。

本发明提供的动中通终端设备和对星方法，至少具有以下有益效果：

1)本发明的信令天线便于动中通终端捕获低轨卫星的广播信息，通过接收到的通信信息确定转动角度，实现动中通终端的业务天线实时指向卫星，可以更好的适应低轨道卫星，提高对星通信效果；

2)本发明采用可折叠、可升降的俯仰方向支撑臂，可控制动中通终端中反射盘与基座之间的高度距离，使动中通终端处于闲置状态时可以收拢成占用体积更小的整体，提高了动中通终端的便携性；

3)本发明针对目前动中通终端不易携带，非工作状态时占用空间较大的问题，采用可拆卸的天线结构，减少动中通终端闲置时的占用体积，提高了动中通终端的便携性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对动中通终端设备和对星方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种动中通终端设备的示意图；

图2是本发明一种动中通终端设备的含包装箱的终端整体示意图；

图3是本发明一种动中通卫星通信终端的信号控制设备结构示意图；

图4是本发明一种动中通卫星通信终端设备的信号控制设备中主控制器确定所述转动角度的具体步骤流程图；

图5是本发明一种动中通终端的设备的一个优选通信流程图；

天线组件100，指向机构200，基座300，陀螺仪400，信号控制设备500，动中通终端的设备整件600，包装箱700，GPS/BD天线800，信令天线900，业务天线馈源110,业务天线120,反射盘130,第一俯仰方向支撑臂210A,第一铰接臂211,第二铰接臂212,第一俯仰方向轴承213,俯仰方向驱动电机214,俯仰方向齿轮215,定位销216，方位方向轴承221,方位方向齿轮222，方位方向电223，第二俯仰方向支撑臂210B。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

实施例1

本发明的一个实施例，如图1、2所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，采用可折叠、可升降的俯仰方向支撑臂，可控制动中通终端中反射盘与基座之间的高度距离，使动中通终端处于闲置状态时可以收拢成占用体积更小的整体，提高了动中通终端的便携性。

具体地，动中通卫星通信终端的支架结构，包括：基座300，天线组件100，指向机构200。其中天线组件包括业务天线120、业务天线馈源110与反射130，业务天线120安装于反射盘130上，业务天线馈源110安装于业务天线120顶端；指向机构200包括俯仰方向调整组件210与方位方向调整组件220，反射盘130安装于俯仰方向调整组件210上，俯仰方向调整组件210安装于方位方向调整组件220上，方位方向调整组件220安装在基座300上；俯仰方向调整组件210用于调节业务天线120与基座之间300的俯仰角度，方位方向调整组件220用于调节业务天线120与基座300之间的方位方向角度。

其中，俯仰方向调整组件210是可升降机构，俯仰方向调整组件210还能够调整反射盘130与基座300之间的距离。

在实施例1中，业务天线120与业务天线馈源110可以从反射盘130上拆卸，并且两个俯仰方向支撑臂210A、210B可以通过所述俯仰方向驱动电机214同时降低、收拢，以便降低动中通终端设备整件600的高度，使所述的动中通终端设备整件600可以放置到包装箱700中。

传统方法中动中通终端设备不易携带的原因大部分归结于业务天线不易收拢，导致动中通终端设备虽然体积不大但闲置安放空间需求较大。本发明实施例1中列举部分缩短业务天线长度的方式，如采用上述整体拆卸式与反射盘分离，也可以采用伸缩式与反射盘部分连接以及其他降低业务天线处于闲置状态下整体动中通终端设备放置所需体积的方法，上述实施例可以通过改变业务天线闲置状态长度改善动中通终端设备的便携性。

本发明提供一种动中通终端设备，天线组件100接收到通信信息后控制指向机构200中的俯仰方向控制组件210与方位方向控制组件220调节天线组件100实时指向通信卫星，并且采用可折叠、可升降的俯仰方向支撑臂210，可控制动中通终端中反射盘130与基座300之间的高度距离，使动中通终端处于闲置状态时可以收拢成占用体积更小的整体，使动中通终端在处于非工作状态时占用空间变小，提高动中通终端的便携性。

实施例2

基于实施例1中的实施例，如图1所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，其中俯仰方向调整组件具体结构包括第一俯仰方向支撑臂210A、第一俯仰方向轴承213、第一俯仰方向齿轮215、第一俯仰方向驱动电机214。

其中第一俯仰方向支撑臂210A包括第一上端铰接臂211与第一下端铰接臂212，第一上端铰接臂211有第一端与第二端，第一下端铰接臂212有第三端与第四端，第一端铰接于反射盘130底部，第二端铰接于第三端。第一俯仰方向支撑臂210A的第四端铰接于第一俯仰方向轴承213。第一俯仰方向轴承213固定于第一俯仰方向齿轮215。第一俯仰方向驱动电机214驱动连接于第一俯仰方向齿轮215，用于驱动所述俯仰方向齿轮215的转动。

改变第一上端铰接臂211与所述第一下端铰接臂212之间的夹角，能够改变反射盘130与基座300之间的距离。

优选地，第一上端铰接臂211的第一端与反射盘130的底部通过轴承铰接在一起，第一上端铰接臂211的第二端与第一下端铰接臂212的第三端通过轴承铰接在一起。

示例性地，两个俯仰方向支撑臂211、212铰接在反射盘130上时，可以对称的铰接在反射盘130对称轴的两端也可以非对称的铰接在反射盘130对称轴的两端，只要可以起到控制反射盘130及业务天线120俯仰方向角度即可。

实施例3

基于实施例1～3中任意一个实施例，如图1所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，其中俯仰方向调整组件210还包括：第二俯仰方向支撑臂210B、第二俯仰方向轴承、第二俯仰方向轴承、第二俯仰方向驱动电机。其中第二俯仰方向支撑臂包括第二上端铰接臂与第二下端铰接臂，第二上端铰接臂有第五端与第六端，第二下端铰接臂有第七端与第八端，第五端铰接于反射盘的底部，第六端铰接于第七端；第六端铰接于第二俯仰方向轴承，第七铰接于第二俯仰方向轴承，第二俯仰方向轴承连接第六端与第七端；第二俯仰方向轴承，第二俯仰方向支撑臂的第八端铰接于第二俯仰方向轴承；第二俯仰方向驱动电机可驱动的连接于第二俯仰方向齿轮，用于驱动俯仰方向齿轮的转动。

俯仰方向调整组件210可以通过单臂控制，也可以通过双臂或者多臂控制，在图示1中描述一种双臂控制的具体实施例，是因为控制天线组件对卫星指向时，双俯仰方向支撑臂的控制条件较为稳定且控制便捷，其他多个俯仰方向支撑臂的控制方法虽然本实施例中未全部提及，但仍应认为是本发明的保护范围。

实施例4

基于实施例1～3中任意一个实施例，如图1所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，其中俯仰方向调整组件210还包括定位销216。

定位销216包括第一插头、第二插头以及连接杆，第一插头与第二插头固定在连接杆两端；第一俯仰方向支撑臂210A的第一上端铰接臂211具有第一插入孔，第一下端铰接臂212具有第二插入孔，定位销216的第一插头可插入第一插入孔，定位销216的第二插头可插入第二插入孔，以固定第一上端铰接臂211与第一下端铰接臂212之间的夹角。

定位销216可以在第一俯仰方向支撑臂211A调节到合适角度时固定第一俯仰方向支撑臂211A的角度，同时限制第一俯仰方向支撑臂211A在俯仰方向之外反向上的运动自由度，使其只能在俯仰方向进行伸缩运动。

实施例5

基于实施例1～4中任意一个实施例，如图1所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，其中方位方向调整组件220包括：方位驱动轴承211、方位方向驱动齿轮222、方位方向驱动电机223。

其中方位驱动轴承211固定在基座300上；方位方向驱动齿轮222与方位方向轴承211连接，俯仰方向调整组件安装于方位方向驱动齿轮222；方位方向驱动电机223固定在基座300上，方位方向驱动电机223可驱动的连接于方位方向齿轮222，用于驱动方位方向齿轮222的转动。

实施例6

基于实施例1～5中任意一个实施例，如图1所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端的支架结构，还包括：GPS/BD天线800、信令天线900、陀螺仪400和信号控制设备500。

其中GPS/BD天线800用于接收GPS/BD信号；信令天线900，所述信令天线用于接收卫星导频信号。

优选地，信令天线900采用宽覆盖角度设计，便于动中通终端盲捕获卫星的广播信息。信令天线可以用于便携式动中通终端接收低轨卫星或同步卫星的广播信息。

进一步地，动中通卫星通信终端的支架结构还包括陀螺仪400，陀螺仪400安装于反射盘130的底部中间位置，用于获取便携式动中通终端的支架结构的业务天线120在终端坐标系下的第一姿态信息。

信号控制设备与GPS/BD天线800、信令天线900和陀螺仪400连接，用于根据动中通终端在地心坐标系下的位置坐标以及卫星在地心坐标系下的星历信息，计算动中通终端在所述终端本体坐标系下的第一姿态，并计算第一姿态的第一俯仰角和第一方位角后，计算终端本体坐标系相对于地心固体坐标系的第二姿态，再根据位置坐标与星历信息，计算在地心固体坐标系下动中通终端到所述卫星的第一指向矢量，并根据第一指向矢量与第二姿态，计算第二指向矢量在终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角，最后根据第一俯仰角、第一方位角、第二俯仰角和第二方位角计算得到动中通终端的调整角度。

其中卫星星历信息能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态；能表达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数。

实施例7

基于实施例1～6中任意一个实施例，如图3所示，本发明提供一种动中通终端设备，通过结合支撑结构与信号控制设备完成动中通终端设备的实时对星控制。其中信号控制设备500的具体结构包括：主控制器510、GPS/BD接收机520、调制解调器530。

其中GPS/BD接收机520与GPS/BD天线800和主控制器510连接，用于获取动中通终端设备600在地心坐标系下的第一位置信息；调制解调器530与信令天线120与主控制器连接，用于获取卫星在地心坐标系下的第二位置信息；主控制器510能够基于第一位置信息、第二位置信息以及第一姿态信息确定转动角度信息，并能够按照转动角度信息调整业务天线120在终端坐标系下的姿态，以使得业务天线120指向卫星。

实施例8

基于实施例1～7中的实施例，本发明还提供一种实施例，天线组件100的结构还包括，天线组件的业务天线120底端可拆卸安装于反射盘130。

示例性地，业务天线120与反射盘130的连接处可以采用螺旋结构；还可以采用伸缩式的业务天线结构设计，业务天线由N段空心天线杆组成，每段天线杆长度相等，与反射盘连接的天线杆第1段天线杆内径为N段天线杆中最大，且与其连接的第2段天线杆外径小于与上述与反射盘天线杆的外径，第二段天线杆可以沿第一根天线杆内管滑动拉伸，第一段天线杆与第二段天线杆连接处设有卡扣，卡扣使第二段天线沿第一段天线杆内管伸长至最大长度时，可以将第一段天线与第二段天线固定为一个更长的通信天线整体，N段天线杆如上述第1段天线杆与第2段天线杆的连接方式构成一个整体。两种方法都可以减小业务天线120闲置状态下的长度，用于改善动中通终端设备的便携性。

业务天线120与业务天线馈源110从反射盘130上拆卸是为了实现降低便携式动中通终端设备整件600的结构高度及便携式目的，所以业务天线120与业务天线馈源110与反射盘130的安装方法包括但不限于上述实施例1中的方法，只要能达到本发明所述改变天线结构减少天线长度的方法都应该属于本发明的保护范围。

实施例9

本发明的一个实施例，如图4所示，本发明提供一种动中通终端对星方法，包括步骤：

S100获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标。

具体地，信号控制设备中主控制器接收信号处理设备中GPS/BD接收机计算得到的终端在地心固体坐标系下位置坐标Pt(x_t，y_t，z_t)、经纬度(L，B，H)。

S200获取卫星在地心坐标系下的星历信息。

具体地，信号控制设备中调制解调器通过信令天线接收卫星广播信号中的卫星在地心固体坐标系下星历信息Ps(x_s，y_s，z_s)。

S300计算动中通终端在终端本体坐标系下的第一姿态，并计算第一姿态的第一俯仰角和第一方位角。

S400计算终端本体坐标系相对于地心固体坐标系的第二姿态。

具体地，计算终端本体坐标系相对于地心固体坐标系的姿态A，公式如下：

S500根据位置坐标与星历信息，计算在地心固体坐标系下动中通终端到卫星的第一指向矢量。

具体地，计算地心固体坐标系下从卫星通信终端到卫星的第一指向矢量r，公式如下：

r＝(x_r，y_r，z_r)＝P_s-P_t。

S600根据第一指向矢量与第二姿态，计算第二指向矢量在终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角。

具体地，计算终端本体坐标系下卫星通信终端到卫星的第二指向矢量r′，公式如下：

r′＝A×r。

计算第二指向矢量在终端本体坐标系下的俯仰角θ、方位角α，公式如下：

θ＝atan(r′_y/r′_z)。

S700根据第一俯仰角、第一方位角、第二俯仰角和第二方位角计算动中通终端的调整角度。

具体地，陀螺仪在终端本体坐标系下定标作为初始姿态，根据陀螺仪输出数据计算定标的标准矢量(以+z轴矢量为例)在当前时刻下的矢量数值s，并计算相应的俯仰角θ′、方位角α′，公式如下：

α′＝atan(s′_y/s′_z)。

计算业务天线伺服电机的控制差值，公式如下：

Δθ＝θ-θ′，

Δα＝α-α′。

在实施例9中，展示了实时指向解析算法的具体计算流程，本算法可以根据宽覆盖信令信令天线接收的实时信息，完成对卫星的同步追踪，使业务天线馈源可以实时指向卫星，同时摆脱对传统技术中动中通系统对同步卫星通讯的依靠性，本发明的动中通卫星通信终端设备可以适用于低轨卫星的通信，具有距离地面近、通信时延短、数据传输率高等优势。

实施例10

本发明的一个实施例，如图5所示，本发明提供一种动中通卫星通信终端设备中优选的通信流程包括步骤：

S100终端调水平、开机，俯仰方向支撑臂在驱动电机驱动下将业务天线抬升至工作状态，然后安装好定位销、业务天线馈源，布置GPS/BD天线、信令天线，及相互之间的互联电缆。

S210GPS/BD接收机工作，获取动中通卫星通信终端设备位置经纬度(L：121，B：29，H：0)、WGS84坐标系下位置(-2875.374km，4785.426km，3073.901km)。

S220动中通卫星通信终端设备接收卫星广播信号，解析当前卫星在WGS84坐标系下的位置(-3638.485km，4619.980km，3164.604km)。

S300计算终端本体坐标系相对于地心固体坐标系姿态A为：

-0.8572 -0.5150 0

0.2497 -0.4156 0.8746

-0.4505 0.7497 0.4848。

S400计算终端本体坐标系下动中通卫星通信终端设备到卫星的指向矢量r′为(739320，-042460，263690)。

S500计算终端到卫星指向矢量的俯仰角、方位角：

θ＝70.4002°，

α＝-3.2870°。

S600陀螺仪在终端本体坐标系下定标作为初始姿态，根据陀螺仪输出数据计算定标的标准矢量(以+z轴矢量为例)在当前时刻下的矢量数值s，并计算相应的俯仰角θ′、方位角α′此时业务天线在终端本体坐标系的俯仰角、方位角为：

θ′＝5°，

α′＝1°。

S700计算俯仰角、方位角的控制量：

Δθ＝65.4002°，

Δα＝-2.2870°。

S800根据俯仰方向差值，控制X轴负向的俯仰支撑臂伸展65.4002°，实时计算俯仰向姿态差值直至差值小于阈值；根据方位方向姿态差值，控制方位方向驱动电机反向旋转2.2870°，实时计算方位向姿态差值直至差值小于阈值，姿态稳定后开始业务通信，且姿态处于不断的周期性动态调整中。

S900当不需要通信时，关闭动中通卫星通信终端设备电源，拆除定位销、业务天线馈源，收好GPS/BD天线、信令天线，及相互之间的互联电缆，通过俯仰方向支撑臂高度下降将天线主体收拢至包装箱内，盖好盖子完成转移。

本实施例中，描述动中通卫星通信终端设备的一个优选的通信流程，展示了本结构设计体积小、便携的优势；由于发明终端设备的俯仰方向支撑臂采用可折叠设计，且业务天线馈源可拆卸，使动中通卫星通信终端的设备整件在不工作时可以折叠收拢到包装箱内，便于携带；

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的控制方法及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本发明是现有技术中动中通终端设备和对星方法体积过大问题的改善，解决对业务天线闲置体积的缩小，可收拢的俯仰方向支撑臂以及与相应结构所匹配的实时指向算法，其中技术方案包括但不限于业务天线的可拆卸结构、可伸缩结构以及其他可使业务天线体积长度缩短的常见机械结构。本发明中的机械结构需配合相应算法使用控制，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的结构及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种动中通终端设备，其特征在于，包括：

GPS/BD天线，所述GPS/BD天线用于接收GPS/BD信号，根据所述GPS/BD信号获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标；

信令天线，所述信令天线用于接收卫星导频信号，根据所述卫星导频信号获取卫星在地心坐标系下的星历信息；

陀螺仪，用于获取所述动中通终端设备在终端坐标系下的第一姿态信息；

信号控制设备，与所述GPS/BD天线、所述信令天线和所述陀螺仪连接，用于根据动中通终端在地心坐标系下的位置坐标以及卫星在地心坐标系下的星历信息，计算所述动中通终端在所述终端本体坐标系下的第一姿态，并计算所述第一姿态的第一俯仰角和第一方位角后，计算所述终端本体坐标系相对于所述地心固体坐标系的第二姿态，再根据所述位置坐标与所述星历信息，计算在所述地心固体坐标系下所述动中通终端到所述卫星的第一指向矢量，并根据所述第一指向矢量与所述第二姿态，计算所述第二指向矢量在所述终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角，最后根据所述第一俯仰角、所述第一方位角、所述第二俯仰角和所述第二方位角计算得到所述动中通终端的调整角度。

2.根据权利要求1所述的动中通终端设备，其特征在于，所述信号控制设备包括：

主控制器；

GPS/BD接收机，与所述GPS/BD天线和所述主控制器连接，用于获取所述便携式动中通终端设备在地心坐标系下的第一位置信息；

调制解调器，与所述信令天线与所述主控制器连接，用于调制或解调与卫星之间的通信信号，同时可以获取卫星在地心坐标系下的第二位置信息；

所述主控制器能够基于所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第一姿态信息确定一转动角度信息，并能够按照所述转动角度信息调整所述业务天线在所述终端坐标系下的姿态，以使得所述业务天线指向所述卫星。

3.根据权利要求1所述的动中通终端设备，其特征在于，还包括：

GPS/BD天线，所述GPS/BD天线用于接收GPS/BD信号；

信令天线，所述信令天线用于接收卫星导频信号，所述信令天线用于所述的便携式动中通终端接收低轨卫星或同步卫星的广播信息。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的动中通终端设备，其特征在于，还包括：

基座；

天线组件，包括业务天线、业务天线馈源与反射盘，所述业务天线安装于所述反射盘，所述业务天线馈源安装于所述业务天线顶端；

指向机构，包括俯仰方向调整组件与方位方向调整组件，所述反射盘安装于所述俯仰方向调整组件，所述俯仰方向调整组件安装于所述方位方向调整组件，所述方位方向调整组件安装在所述基座；所述俯仰方向调整组件用于调节所述业务天线与所述基座之间的俯仰角度，所述方位方向调整组件用于调节所述业务天线与所述基座之间的方位方向角度；

其中，所述俯仰方向调整组件是可升降机构，所述俯仰方向调整组件还用来调整所述反射盘与所述基座之间的距离。

5.根据权利要求4所述的动中通终端设备，其特征在于，其中所述俯仰方向调整组件包括：

第一俯仰方向支撑臂，包括第一上端铰接臂与第一下端铰接臂，所述第一上端铰接臂有第一端与第二端，所述第一下端铰接臂有第三端与第四端，所述第一端铰接于所述反射盘底部，所述第二端铰接于所述第三端；

第一俯仰方向轴承，所述第四端铰接于所述第一俯仰方向轴承；

第一俯仰方向齿轮，所述第一俯仰方向轴承固定于所述第一俯仰方向齿轮；

第一俯仰方向驱动电机，所述第一俯仰方向驱动电机驱动连接于所述第一俯仰方向齿轮，用于驱动所述俯仰方向齿轮的转动；

改变所述第一上端铰接臂与所述第一下端铰接臂之间的夹角，以改变所述反射盘与所述基座之间的距离。

6.根据权利要求4所述的动中通终端设备，其特征在于，所述俯仰方向调整组件还包括：

第一定位销，包括第一插头、第二插头以及连接杆，所述第一插头与所述第二插头固定在所述连接杆两端；

所述第一俯仰方向支撑臂的所述第一上端铰接臂具有第一插入孔，所述第一下端铰接臂具有第二插入孔，所述定位销的第一插头可插入所述第一插入孔，所述定位销的第二插头可插入所述第二插入孔，以固定所述第一上端铰接臂与所述第一下端铰接臂之间的夹角。

7.根据权利要求5所述的动中通终端设备，其特征在于，所述俯仰方向调整组件还包括：

第二俯仰方向支撑臂，所述第二俯仰方向支撑臂与所述第一俯仰方向支撑臂结构相同并相对设置。

8.根据权利要求1所述的动中通终端设备，其特征在于，所述方位方向调整组件包括：

方位驱动轴承，所述方位驱动轴承固定在所述基座上；

方位方向驱动齿轮，方位方向驱动齿轮与所述方位方向轴承连接，所述俯仰方向调整组件安装于所述方位方向驱动齿轮；

方位方向驱动电机，所述方位方向驱动电机固定在所述基座上，所述方位方向驱动电机可驱动的连接于所述方位方向齿轮，用于驱动所述方位方向齿轮的转动。

9.根据权利要求4所述的动中通终端设备，其特征在于：

所述业务天线底端可拆卸安装于所述反射盘；

所述业务天线馈源可拆卸安装于所述业务天线顶端。

10.一种动中通终端的对星方法，其特征在于，包括步骤：

获取动中通终端在地心坐标系下的位置坐标；

获取卫星在地心坐标系下的星历信息；

计算所述动中通终端在所述终端本体坐标系下的第一姿态，并计算所述第一姿态的第一俯仰角和第一方位角；

计算所述终端本体坐标系相对于所述地心固体坐标系的第二姿态；

根据所述位置坐标与所述星历信息，计算在所述地心固体坐标系下所述动中通终端到所述卫星的第一指向矢量；

根据所述第一指向矢量与所述第二姿态，计算所述第二指向矢量在所述终端本体坐标系下的第二俯仰角和第二方位角；

根据所述第一俯仰角、所述第一方位角、所述第二俯仰角和所述第二方位角计算所述动中通终端的调整角度。

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