CN201638084U - 一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，包括状态信息检测单元、电机驱动单元、对状态信息检测单元所检测信息进行分析处理并根据分析处理结果向电机驱动单元发出相应控制信号的运算处理器、与运算处理器进行双向通信的人机交互控制单元和对运算处理器所输出的控制信号进行放大处理并相应对电机驱动单元进行驱动控制的放大驱动控制单元；所述状态信息检测单元、运算处理器、人机交互控制单元、放大驱动控制单元和电机驱动单元形成一个闭环控制系统。本实用新型设计合理、使用操作简便且控制对星精度高、对星速度快，能在各类应急卫星通信站天线控制中使用，使卫星天线能够快速而准确地对准卫星，迅速建立星地通信链路。

Description

一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统

技术领域

本实用新型属于卫星通信技术领域，尤其是涉及一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统。

背景技术

当各种意外重大公共事件突如其来，现场的通信设施遭到严重破坏而无法开通，或者当地原来就无通信实施，或者因为某些原因发生通信堵塞时，为对突发事件地区实施有效的紧急救援，需要对现场的大量信息进行分析，统一部署，合理配置救灾资源，迅速、高效、有序地进行处置，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，保障人民群众的基本生活，维护社会稳定。在这种背景下，应急卫星通信方案就是最好的选择，因为它能够不受地域限制，快速对准通信卫星，迅速建立通信链路，进行远距离的语音、图像和数据通信，更快捷方便地服务于事发现场的指挥处置，直接关系到国家和人民群众的切身利益。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其设计合理、使用操作简便且控制天线对星精度高、对星速度快，能在各类应急卫星通信站天线控制中使用，使卫星天线能够快速而准确地对准卫星，迅速建立星地通信链路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：包括对卫星通信站天线的工作状态信息进行实时检测的状态信息检测单元、对安装在卫星通信站天线上的电机执行机构进行驱动控制继而实现对卫星通信站天线的工作状态进行相应调整的电机驱动单元、对状态信息检测单元所检测信息进行分析处理并根据分析处理结果向电机驱动单元发出相应控制信号的运算处理器、与运算处理器进行双向通信的人机交互控制单元和对运算处理器所输出的控制信号进行放大处理并相应对电机驱动单元进行驱动控制的放大驱动控制单元，所述状态信息检测单元接运算处理器，所述运算处理器分别与人机交互控制单元和放大驱动控制单元相接，所述放大驱动控制单元与电机驱动单元相接；所述状态信息检测单元、运算处理器、人机交互控制单元、放大驱动控制单元和电机驱动单元形成一个控制系统。

所述状态信息检测单元包括对所述通信卫星天线的方位、俯仰和极化角度分别进行实时检测的角度信息检测单元、对所述通信卫星天线的天线平台所处当地地理位置的经纬度进行实时检测的GPS定位系统、对所述天线平台的倾斜角度进行实时检测的电子罗盘和对所述表示卫星信标信号强度的AGC电压进行实时检测的信标接收机，所述角度信息检测单元、GPS定位系统、电子罗盘和信标接收机均接运算处理器。

所述人机交互控制单元为PDA。

所述角度信息检测单元为分别安装在所述通信卫星天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴上的电位测角器。

所述电机驱动单元包括分别对所述卫星通信站天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴进行驱动的方位电机、俯仰电机和极化电机，所述方位电机和俯仰电机为步进电机，所述极化电机为直流减速电机。

所述GPS定位系统与运算处理器间通过RS232接口进行连接。

本实用新型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方便，制作成本低，使用操作简便。

2、控制准确、对应精度高且智能化程度高，各组件共同构成一个完整的控制系统，通过运算控制器的核心作用，不但使系统可以稳定运行，还可以迅速、准确地自动完成通信天线的对星工作，建立卫星与地球站的通信链路，进行高质量的远程通信业务。

3、对星快速且实用价值高，本实用新型与卫星通信地球站的其它电子设备，组成一套高性能、高自动化的新型卫星通信设备，可以在各类应急卫星通信天线控制中使用，使卫星天线快速而准确地对准卫星，迅速建立星地通信链路，实施音视频和数据传输，进行远程通信。

4、推广应用价值高，通过本实用新型替代卫星通信中原来对星的手动操作，不仅省时省力，而且减少了失误，提升了准确性和设备的自动化水平，从而使便携式卫星通信设备在各种应急通信中，更具可靠性、灵活性和适用性，为保证通信的不间断和应急事件的有效处置，提供快捷和高质量的支持服务，其经济效益与社会效益非常明显。

综上所述，本实用新型设计合理、使用操作简便且对星精度高、对星速度快，能在各类应急卫星通信中使用，使卫星天线能够快速而准确地对准卫星，迅速建立星地通信链路。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图。

图2为本实用新型运算处理器的控制方法流程图。

附图标记说明：

1-状态信息检测单元； 1-1-角度信息检测单   1-2-GPS定位系统；

                     元；

1-3-电子罗盘；       1-4-信标接收机；     2-运算处理器；

3-人机交互控制单元； 4-放大驱动控制单元； 5-电机驱动单元。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括对卫星通信站天线的工作状态信息进行实时检测的状态信息检测单元1、对安装在卫星通信站天线上的电机执行机构进行驱动控制继而实现对卫星通信站天线的工作状态进行相应调整的电机驱动单元5、对状态信息检测单元1所检测信息进行分析处理并根据分析处理结果向电机驱动单元5发出相应控制信号的运算处理器2、与运算处理器2进行双向通信的人机交互控制单元3和对运算处理器2所输出的控制信号进行放大处理并相应对电机驱动单元5进行驱动控制的放大驱动控制单元4，所述状态信息检测单元1接运算处理器2，所述运算处理器2分别与人机交互控制单元3和放大驱动控制单元4相接，所述放大驱动控制单元4与电机驱动单元5相接。所述状态信息检测单元1、运算处理器2、人机交互控制单元3、放大驱动控制单元4和电机驱动单元5形成一个控制系统。

本实施例中，所述状态信息检测单元1包括对所述通信卫星天线的方位、俯仰和极化角度分别进行实时检测的角度信息检测单元1-1、对所述通信卫星天线的天线平台所处当地地理位置的经纬度进行实时检测的GPS定位系统1-2、对所述天线平台的倾斜角度进行实时检测的电子罗盘1-3和对所述表示卫星信标信号强度的AGC电压进行实时检测的信标接收机1-4，所述角度信息检测单元1-1、GPS定位系统1-2、电子罗盘1-3和信标接收机1-4均接运算处理器2。所述人机交互控制单元3为PDA，PDA用于接收用户指令并对天线状态信息进行同步显示。

所述角度信息检测单元1-1为分别安装在所述通信卫星天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴上的电位测角器。所述电机驱动单元5包括分别对所述卫星通信站天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴进行驱动的方位电机、俯仰电机和极化电机，所述方位电机和俯仰电机为步进电机，所述极化电机为直流减速电机。所述放大驱动控制单元4包括对所述步进电机进行放大驱动的步进电机驱动器或步进电机继电器和对所述直流减速电机进行放大驱动的直流减速电机驱动器，所述步进电机驱动器或步进电机继电器和所述直流减速电机驱动器分别与所述步进电机和直流减速电机相接。所述GPS定位系统1-2与运算处理器2间通过RS232接口进行连接。

实际使用过程中，角度信息检测单元1-1用于检测卫星通信站天线的状态信息，主要包括卫星通信站天线的方位、俯仰和极化角度信息，且角度信息检测单元1-1检测所得的信号为模拟信号，并通过运算处理器2对其所检测信息进行模数转换与分析处理。所述GPS定位系统1-2用于检测天线平台所处的地理位置信息，并通过RS232接口将所检测信息同步传送至运算处理器2，为运算处理器2提供卫星通信站天线平台所在位置的经纬度，运算处理器2根据所检测出的地理位置信息，计算出卫星通信站天线对准卫星的方位及俯仰角。所述电子罗盘1-3用于检测卫星通信站天线平台的姿态信息，具体是用电子罗盘1-3检测天线的倾斜角度，其倾斜角度分为左、右倾斜和上、下倾斜两类角度，将这两类倾斜角检测输出并以数字信号的方式传送至运算处理器2，运算处理器2用上述倾斜角度数据计算卫星通信站天线初次对准卫星时，方位及俯仰角的修正补偿。所述信标接收机1-4用于检测通信卫星信标信号的强度，当天线对准通信卫星时，信标接收机1-4所接收到的信号最强，AGC电压值达到最大；当天线偏离通信卫星时，信标接收机1-4所接收到的信号降低，AGC电压减小，根据AGC电压的大小判断卫星通信站天线偏离通信卫星的程度，AGC电压经过A/D转换器转换为数字量后通过RS232接口送至运算处理器2。

所述PDA(个人数码设备)用于接收用户的控制指令和显示卫星通信站天线的状态信息，具体是将状态信息检测单元1检测得到的卫星通信站天线的方位角度、俯仰角度、极化角度、地理位置信息和AGC电压经运算处理后。通过PDA进行同步显示；同时，用户对卫星通信站天线进行操作时，所要发出的用户指令，通过PDA操作界面输入并传送到运算处理器2，进行人机交互。通过PDA操作界面向运算处理器2输入用户指令时，其操作步骤如下：先点击“菜单”上的“参数设置”，进入到参数设置的界面，用户可以设置本地参数和卫星参数，在本地参数中若GPS定位系统1-2工作状态正常，即通过PDA显示当地的经纬度信息；若GPS定位系统1-2工作状态异常，则用户可以通过选择调用存储在PDA内数据库中的全国各地的经纬度信息，或由用户自己输入当地的经纬度信息；对卫星参数进行设置时，用户只要选择所对准卫星的名称和极化方式即可，或由用户输入卫星的定位经度和卫星的频率，本地参数和卫星参数设置完后点击“确定”，回到“主菜单”，由用户选择是自动寻星还是手动寻星，若自动寻星即可点击“确定”，运算处理器2进行自动的对星工作；选择手动寻星则由用户点击相应的方向，控制电机驱动单元5运转。

所述驱动控制单元4与运算处理器2相连接，用于对运算处理器2送来的控制信号进行放大处理，使之可以驱动大功率器件(即电机驱动单元5)。

所述运算处理器2用于对状态信息检测单元1所检测的信息和通过PDA输入的用户指令进行运算处理，并向放大驱动控制单元4发出控制信号。其具体工作流程是：所述状态信息检测单元1将检测得到的当地经纬度信息和卫星通信站天线平台的倾斜信息同步传送至运算处理器2(也可由用户输入或调用PDA数据库中存储的当地经纬度信息传送运算至运算处理器2)；运算处理器2对传来的当地经纬度信息和天线平台倾斜信息进行数据处理，并相应推算得出卫星通信站天线对准所选通信卫星的方位、俯仰角和极化角的理论值，并将上述角度信息理论值进行处理运算转化为向放大驱动控制单元4所输出的控制信号并发送至放大驱动控制单元4，随后通过放大驱动控制单元4对电机驱动单元5分别进行控制并最终驱动卫星通信站天线运转到与上述理论值对应的方位、俯仰位置。随后，运算处理器2再根据预先设置的方位及俯仰角度范围，控制卫星通信站天线按设定的范围进行方位和俯仰扫描，并检测判断所述信标接收机1-4的AGC电压，判断此时所检测得出的AGC电压值是否为AGC电压最大值，若此时所检测得出的AGC电压值已经为AGC电压最大值，则说明卫星通信站天线准确对准通信卫星；否则，应再次进行调整。这样，在运算处理器2的控制下，卫星通信站天线自动寻找并跟踪通信卫星，准确完成对星任务。

结合图2，实际控制过程中，运算处理器2先接收GPS定位系统1-2(具体是GPS接收机)和电子罗盘1-3的当前值，且运算处理器2根据所接收的上述两个数值计算此位置卫星通信站天线对准所选通信卫星的方位、俯仰和极化角的理论值，然后控制驱动电机驱动单元5转向此角度，并且将数据发送给PDA；然后，接收信标接收机1-4的当前AGC电压值，同时接收方位、俯仰和极化角度的当前值并计算出电机驱动单元5需转动的角度并相应对电机驱动单元5进行控制，随后观察信标接收机1-4的AGC电压是否最大，如果最大，则对星完成；若未达到最大值则将此时卫星通信站天线的状态信息发送给PDA并重新接收AGC电压进行比较寻找最大点(即则继续扫描)，直到找到最大点为止。另外，所述运算处理器2产生的对安装在极化器轴上的驱动电机进行控制的极化控制信号，控制天线馈源极化调整，使天线极化与卫星天线极化相符。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：包括对卫星通信站天线的工作状态信息进行实时检测的状态信息检测单元(1)、对安装在卫星通信站天线上的电机执行机构进行驱动控制继而实现对卫星通信站天线的工作状态进行相应调整的电机驱动单元(5)、对状态信息检测单元(1)所检测信息进行分析处理并根据分析处理结果向电机驱动单元(5)发出相应控制信号的运算处理器(2)、与运算处理器(2)进行双向通信的人机交互控制单元(3)和对运算处理器(2)所输出的控制信号进行放大处理并相应对电机驱动单元(5)进行驱动控制的放大驱动控制单元(4)，所述状态信息检测单元(1)接运算处理器(2)，所述运算处理器(2)分别与人机交互控制单元(3)和放大驱动控制单元(4)相接，所述放大驱动控制单元(4)与电机驱动单元(5)相接；所述状态信息检测单元(1)、运算处理器(2)、人机交互控制单元(3)、放大驱动控制单元(4)和电机驱动单元(5)形成一个控制系统。

2.按照权利要求1所述的一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：所述状态信息检测单元(1)包括对所述通信卫星天线的方位、俯仰和极化角度分别进行实时检测的角度信息检测单元(1-1)、对所述通信卫星天线的天线平台所处当地地理位置的经纬度进行实时检测的GPS定位系统(1-2)、对所述天线平台的倾斜角度进行实时检测的电子罗盘(1-3)和对所述表示卫星信标信号强度的AGC电压进行实时检测的信标接收机(1-4)，所述角度信息检测单元(1-1)、GPS定位系统(1-2)、电子罗盘(1-3)和信标接收机(1-4)均接运算处理器(2)。

3.按照权利要求1或2所述的一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：所述人机交互控制单元(3)为PDA。

4.按照权利要求2所述的一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：所述角度信息检测单元(1-1)为分别安装在所述通信卫星天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴上的电位测角器。

5.按照权利要求1或2所述的一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：所述电机驱动单元(5)包括分别对所述卫星通信站天线的方位轴、俯仰轴和极化器轴进行驱动的方位电机、俯仰电机和极化电机，所述方位电机和俯仰电机为步进电机，所述极化电机为直流减速电机。

6.按照权利要求2所述的一种全自动寻星便携式卫星通信站天线控制系统，其特征在于：所述GPS定位系统(1-2)与运算处理器(2)间通过RS232接口进行连接。

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