CN204613748U - 一种背负式卫星通信便携站控制装置 - Google Patents

Abstract

一种背负式卫星通信便携站控制装置，其中主要包括卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块，驱动模块，处理器模块。该装置通过GPS定位信息和卫星经纬度信息，通过相关的寻星控制算法来驱动方位/俯仰步进电机，实时输出天线的方位角度、俯仰角度信息，再通过信标机或者DVB-S2模块来判断接收信号的强度值判断是否对准卫星，最后将天线的锁定信息输出，完成便携式天线的自动寻星。该装置采取现在流行的嵌入式Linux操作系统将以前单片机的C/S架构模式改为嵌入式的B/S架构模式，可以实现远程监控，操作简单，非常适合非专业人士操作，大大提高了抢险救灾的通信链路搭建的效率。实现设备功能与经济效益的最大化。

Description

一种背负式卫星通信便携站控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种背负式卫星通信便携站控制装置，尤其涉及一种可实现背负式便携站自动寻星的控制系统，实现天线的自动回收、自动展开和自动寻星等功能的核心控制装置，属于卫星通信领域。

背景技术

卫星通信作为应急通信的重要手段之一，保证地面通信遭到破坏时对应急通信的需求。在自然灾害发生时，很多车载站由于道路影响，无法到达受害地区，这时卫星通信便携站设备便显示出其强大的优势。四川5.12地震就是一个例子，地震发生后，手机通信公司在四川省内所辖二级干线光缆总长6039公里，中断了866.5公里，占14.35%；本地网光缆总长78485公里，中断了2385公里，占3.04%。光缆中断，直接导致手机通信公司的多个基站退出服务。光缆中断，道路也毁坏，电力无法供应，人们平时依赖的通信方式完全瘫痪，只有直升飞机能飞，在这种情况下，应急通信车想开进去也得需要时间和条件。灾害发生后，为了使灾区尽快恢复与外界的联系，国家抗震救灾总指挥部紧急调集数百部卫星通信设备空运至灾区，从而恢复灾区与外界的信息联系，为灾情报告、救援组织和堰塞湖等次生灾害的预防决策提供了手段。

便携式卫星地球站主要服务于应急通信，其各方面性能直接影响着应急通信的质量。由于抢险救灾的紧急需要，便携式卫星地球站系统搭建要迅速，使通信链路尽快建立成功，方便抢险救灾现场的指挥。并且由于现场操作人员较多，其中非专业人士很多，所以便携式卫星地球站除了具有与地面多种通信系统互联互通的能力外还需具有高集成化，小巧可靠灵活，要能适应多方面需求，操作简单，方便等特点。

实用新型内容

   为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了提供一种能够对便携式卫星通信站的自动寻星控制系统，该系统采取现在流行的嵌入式Linux操作系统将以前单片机的C/S架构模式改为嵌入式的B/S架构模式，可以实现远程监控，操作简单，非常适合非专业人士操作，大大提高了抢险救灾的通信链路搭建的效率。实现设备功能与经济效益的最大化。

       一种背负式卫星通信便携站控制装置，其中主要包括卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块，驱动模块，处理器模块，其特征在于：所述的传感器模块包括限位传感器模块，极化传感器模块，倾斜仪模块，所述的通信模块包括了定位模块，无线传输模块，以太网通信模块，所述的驱动模块为电机驱动模块，所述的电机驱动模块通过控制电路与处理器模块相连，所述的卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块直接与处理器模块相连接。定位模块为处理器模块提供经纬度信息，通过极化角度计算公式由处理器模块计算得到理论极化角度值，电机模块根据处理器模块处理结果控制天线进行旋转，卫星信号接收模块将接收到的卫星信号转化成电压值，传输给处理器模块，倾斜仪模块将倾斜角度信息通过电路直接传输给处理器模块。处理器模块通过通信模块实现数据与PC，PAD和手机的相互通信。

作为本实用新型的一种改进，所述的电机为俯仰步进电机，方位步进电机，极化电机，所述的俯仰步进电机通过俯仰控制电路与处理器相连，所述的方位步进电机通过方位控制电路与处理器相连，所述的极化电机通过极化电机驱动模块与处理器相连。采用这种设计以后，处理器模块通过接收到的卫星的经纬度和便携站的经纬度信息通过寻星控制算法计算得到天线理论方位和俯仰角度值，处理器模块通过方位/俯仰步进电机控制电路驱动步进电机并最终使天线旋转到计算得到的理论方位和俯仰角度。之后通过后续操作驱动方位/俯仰电机找到最大接收信号强度点。极化电机控制电路根据卫星经纬度信息和便携站的经纬度信息通过极化角度计算公式由处理器模块计算得到理论极化角度值，处理器模块通过驱动极化电机控制电路使极化电机到达理论计算角度。

作为本实用新型的一种改进，所述的卫星信号接收模块为DVB-S2接收模块和信标机接收模块。采用这种设计以后，DVB-S2模块接收卫星信号的DVB-S2信号并将该信号进行解调输出AGC电压值，通过该AGC电压值来表征接收到的DVB-S2信号的强度，处理器模块通过IIC接口与该DVB-S2模块相连接，读取该模块内的AGC寄存器的值得到AGC的电压值并以此来判断接收信号的强弱。信标接收机模块该模块接收来自于卫星信号的信标信号，用于判断我们所寻找的是哪颗卫星，并将该信标信号转化为电压值，处理器模块通过RS232串口读取该电压值用于判断信号强弱，当该信号最大时表明已经对准卫星。

作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块上设置有显示模块。采用这种设计以后，进行硬件系统的初始化，判断装置中各个模块电路是否工作正常，如果出现错误则报警显示具体哪个模块有故障，更加方便对相关的模块进行调试和修理。

作为本实用新型的一种改进，所述的定位模块为GPS/北斗双模定位模块。北斗/GPS双模定位模块通过GPS和北斗卫星定位模块得到便携站的经度信息和纬度信息，处理器模块读取并将该信号解析为处理器模块可计算的数据信息格式。采用双模定位模块，使得定位更加准确。

作为本实用新型的一种改进，所述的无线传输模块为WIFI无线传输模块。采用这种设计以后处理器模块在Linux下通过相应的驱动程序通过USB接口与WIFI驱动控制电路想连接，通过无线WIFI实现处理器模块与PAD、PC和手机等无线设备之间的连接，并以WEB页面的方式访问控制系统进行控制操作。

作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块采用AT91SAM9263处理器。采用这种设计以后，该处理器相对于以往的处理器，大幅提升了处理器的性能和带宽，使得处理速度和数据传输量都有所提升。

作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块还包含一个flash存储芯片。采用这种设计以后flash存储芯片用于存储地理位置信息、卫星经度信息、上次对星参数等相关信息，如果在相同位置对同一颗星则不需计算直接一键对星即可。

       一种能够对便携式卫星通信站的自动寻星控制系统，该系统采取现在流行的嵌入式Linux操作系统将以前单片机的C/S架构模式改为嵌入式的B/S架构模式，可以实现远程监控，操作简单，非常适合非专业人士操作，大大提高了抢险救灾的通信链路搭建的效率。实现设备功能与经济效益的最大化。

附图说明

图1为本实用新型的一种便携式卫星通信便携站控制装置的结构框图。

图2为本实用新型的一种便携式卫星通信便携站控制装置的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型。

实施例1：

结合附图可见，一种背负式卫星通信便携站控制装置，其中主要包括卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块，驱动模块，处理器模块，其特征在于：所述的传感器模块包括限位传感器模块，极化传感器模块，倾斜仪模块，所述的通信模块包括了定位模块，无线传输模块，以太网通信模块，所述的驱动模块为电机，所述的电机通过控制电路与处理器模块相连，所述的卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块直接与处理器模块相连接。定位模块为处理器模块提供经纬度信息，通过极化角度计算公式由处理器模块计算得到理论极化角度值，电机模块根据处理器模块处理结果进行旋转，卫星信号接收模块将接收到的卫星信号转化成电压值，传输给处理器模块，倾斜仪模块将倾斜角度信息通过电路直接传输给处理器模块。处理器模块通过通信模块实现数据与PC，PAD和手机的相互通信。

实施例2：

       作为本实用新型的一种改进，作为本实用新型的一种改进，所述的电机为俯仰步进电机，方位步进电机，极化电机，所述的俯仰步进电机通过俯仰控制电路与处理器相连，所述的方位步进电机通过方位控制电路与处理器相连，所述的极化电机通过极化电机驱动模块与处理器相连。采用这种设计以后，处理器模块通过接收到的卫星的经纬度和便携站的经纬度信息通过寻星控制算法计算得到天线理论方位和俯仰角度值，处理器模块通过方位/俯仰步进电机控制电路驱动步进电机并最终是天线旋转到计算得到的理论方位和俯仰角度。之后通过后续操作驱动方位/俯仰电机找到最大接收信号强度点。极化电机控制电路根据卫星经纬度信息和便携站的经纬度信息通过极化角度计算公式由处理器模块计算得到理论极化角度值，处理器模块通过驱动极化电机控制电路使极化电机到达理论计算角度。其余结构特点和优点与实施例1完全相同。

实施例3：

       作为本实用新型的一种改进，所述的卫星信号接收模块为DVB-S2接收模块和信标机接收模块。采用这种设计以后，DVB-S2模块接收卫星信号的DVB-S2信号并将该信号进行解调输出AGC电压值，通过该AGC电压值来表征接收到的DVB-S2信号的强度，处理器模块通过IIC接口与该DVB-S2模块相连接，读取该模块内的AGC寄存器的值得到AGC的电压值并以此来判断接收信号的强弱。信标接收机模块该模块接收来自于卫星信号的信标信号，用于判断我们所寻找的是哪颗卫星，并将该信标信号转化为电压值，处理器模块通过RS232串口读取该电压值用于判断信号强弱，当该信号最大时表明已经对准卫星。其余结构和优点和实施例1完全相同。

实施例4：

       作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块上设置有显示模块。采用这种设计以后，进行硬件系统的初始化，判断装置中各个模块电路是否工作正常，如果出现错误则报警显示具体哪个模块有故障，更加方便对相关的模块进行调试和修理。其余结构和优点和实施例1完全相同。

实施例5：

       作为本实用新型的一种改进，所述的定位模块为GPS/北斗双模定位模块。北斗/GPS双模定位模块通过GPS和北斗卫星定位模块得到便携站的经度信息和纬度信息，处理器模块读取并将该信号解析为处理器模块可计算的数据信息格式。采用双模定位模块，使得定位更加准确。其余结构和优点和实施例1完全相同。

实施例6：

作为本实用新型的一种改进，所述的无线传输模块为WIFI无线传输模块。采用这种设计以后处理器模块在Linux下通过相应的驱动程序通过USB接口与WIFI驱动控制电路想连接，通过无线WIFI实现处理器模块与PAD、PC和手机等无线设备之间的连接，并以WEB页面的方式访问控制系统进行控制操作。其余结构和优点和实施例1完全相同。

实施例7：

作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块采用AT91SAM9263处理器。采用这种设计以后，该处理器相对于以往的处理器，大幅提升了处理器的性能和带宽，使得处理速度和数据传输量都有所提升。其余结构和优点和实施例1完全相同。

实施例7：

作为本实用新型的一种改进，所述的处理器模块还包含一个flash存储芯片。采用这种设计以后flash存储芯片用于存储地理位置信息、卫星经度信息、上次对星参数等相关信息，如果在相同位置对同一颗星则不需计算直接一键对星即可。其余结构和优点和实施例1完全相同。

       本实用新型还可以将实施例2、3、4、5、6、7、8所述的技术特征至少一个与实施例1组合成新的实施方式。

本实用新型，具体使用过程如下：（1）首先进行处理器模块系统的初始化，使处理器模块系统的以太网接口、无线WIFI驱动接口、RS232串口、通用GPIO接口、IIC驱动接口、模数转换AD接口、PWM驱动接口等相关接口进行初始化，使其进入正常工作状态；

（2）接下来进行外围设备的初始化，对倾角仪、DVB-S2接收机、信标接收机、北斗/GPS双模定位模块、接近开关、WIFI通信设备、极化电机、方位/俯仰步进电机、极化角电位器进行初始化检测其工作是否正常，并将检测结果信息送出至显示设备；

（3）所有初始化成功之后读取北斗/GPS模块的便携站的经纬度信息，并根据数据库中的卫星的经纬度信息计算得到理论的方位角度、俯仰角度、极化角度，处理器模块控制对应的驱动电机使其旋转到计算得到的理论角度值；

（4）此时以理论角度值为中心向左进行方位旋转至左限位点采集信号平均背景噪声值，并以此作为信号门限值进行寻星阶段的门限；

（5）进入搜星阶段，此时在理论角度值附近作回字形扫描并通过读取信标接收机或者DVB-S2接收机的AGC电压值来判断接收信号的强弱，并找到大致信号强度最大点，此时信号搜星阶段结束；

（6）接着进入跟踪阶段、此时已经找到信号强度的大致最大点处。为了精确找到最佳点处进行画十字星寻找，就是以十字星的轨迹来寻找信号最大点出。通过信标接收机或者DVB-S2接收机的AGC电压值判断得到最大信号强度值。跟踪阶段完成，完成卫星寻星；

（7）连接卫星通信接收机进行卫星通信。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种背负式卫星通信便携站控制装置，其中主要包括卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块，驱动模块，处理器模块，其特征在于：所述的传感器模块包括限位传感器模块，极化传感器模块，倾斜仪模块，所述的通信模块包括了定位模块，无线传输模块，以太网通信模块，所述的驱动模块为电机驱动模块，所述的电机驱动模块通过控制电路与处理器模块相连，所述的卫星信号接收模块，传感器模块，通信模块直接与处理器模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的电机驱动模块驱动俯仰步进电机，方位步进电机，极化电机，所述的俯仰步进电机通过俯仰控制电路与处理器相连，所述的方位步进电机通过方位控制电路与处理器相连，所述的极化电机通过极化电机驱动模块与处理器相连。

3.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的卫星信号接收模块为DVB-S2接收模块和信标机接收模块。

4.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的处理器模块上设置有显示模块。

5.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的定位模块为GPS/北斗双模定位模块。

6.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的无线传输模块为WIFI无线传输模块。

7.根据权利要求1所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的处理器模块采用AT91SAM9263处理器。

8.根据权利要求7所述的一种背负式卫星通信便携站控制装置，所述的处理器模块还包含一个flash存储芯片。