CN2867626Y - 车载卫星天线接收站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种车载用卫星天线接收控制装置。车载卫星天线接收站，它包括天线锅(1)、连杆(2)、支撑杆(3)、高频头(4)、第一减速器(5)、俯仰电机(6)、固定板(7)、回转盘(8)、固定盘(9)、方位旋转轴(11)、第二减速器(12)、方位旋转电机(13)、支撑板(14)、俯仰轴(15)、控制系统，其特征在于：第一减速器(5)、第二减速器(12)分别包括壳体(25)、蜗杆(16)、测速齿轮(17)、光槽传感器(18)、第二轴承(21)、蜗轮(22)、滑动轴承(26)、第三轴承(27)、第四轴承(32)、输出轴(31)，蜗杆(16)上设有测速齿轮(17)，测速齿轮(17)处设有光槽传感器(18)；光槽传感器(18)由导线与控制系统相连。它具有对星准确的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车载用卫星天线接收控制装置。
背景技术
在车载系统(例如：火车、汽车、轮船)的运动过程中收看电视，由于行进方向的变化，或是路况的颠簸，会造成电视接收信号的不精确。目前，在国内的各种交通车载中，电视系统的播放往往是电视录像，不能播放时实新闻或节目。
近年来，采用小口径天线的车载卫星天线得到越来越广泛的应用，在大型活动新闻采访、救灾抢险现场报道、反恐现场等活动中，车站卫星天线以体积小、成本低、智能化、可靠性高、维护简单等特点备受青睐。由于车载站地址不固定，每到一个地点需要重新对星建立信道链接，加之目前车载卫星站为了实现天线小型化，一般使用Ku波段通信，天线方向图比较尖锐，对星难度比C波段大，而车载卫星站所担负的又常常是对时效性要求较高的通信任务，因此快速准确地对星就成为衡量车载卫星站应用性能的重要指标之一。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种对星准确的车载卫星天线接收站。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：车载卫星天线接收站，它包括天线锅1、连杆2、支撑杆3、高频头4、第一(俯仰)减速器5、俯仰电机6、固定板7、回转盘8、固定盘9、方位旋转轴11、第二(方位旋转)减速器12、方位旋转电机13、支撑板14、俯仰轴15、控制系统，连杆2的上端与天线锅1固定连接，连杆2的下端与俯仰轴15固定连接，支撑杆3的一端与连杆2固定连接，支撑杆3的另一端设有高频头4；固定板7、支撑板14的下端分别与回转盘8固定连接，俯仰轴15的一端由第一轴承20与支撑板14相连，俯仰轴15的另一端穿过固定板7上的俯仰轴孔，第一减速器5与固定板7固定连接，第一减速器5的输出端与俯仰轴15的另一端固定连接，俯仰电机6与第一减速器5的壳体固定连接，俯仰电机6的输出轴与第一减速器5的输入端固定连接；回转盘8位于固定盘9的上方，固定盘9上设有方位旋转轴孔10，第二减速器12与固定盘9固定连接，第二减速器12的输出端与方位旋转轴11的下端固定连接，方位旋转轴11的上端穿过方位旋转轴孔10与回转盘8固定连接，方位旋转电机13与第二减速器12的壳体固定连接，方位旋转电机13的输出轴与第二减速器12的输入端固定连接；俯仰电机6、方位旋转电机13由导线与控制系统相连；其特征在于：第一减速器5、第二减速器12分别包括壳体25、蜗杆16、测速齿轮17、光槽传感器18、第二轴承21、蜗轮22、滑动轴承26、第三轴承27、第四轴承32、输出轴31，蜗杆16的两端部分别由第三轴承27、第四轴承32与壳体25相连，蜗杆16的一端为输入端，蜗杆16上设有测速齿轮17，测速齿轮17处设有光槽传感器18，蜗杆16与蜗轮22相啮合；蜗轮22固定在输出轴31上，输出轴31分别由第二轴承21、滑动轴承26与壳体25相连，输出轴31的输出端位于壳体25外，光槽传感器18由导线与控制系统相连。
所述的输出轴31上固定有原位轮24，原位轮24上装有磁头，原位轮24处设有干簧管23，干簧管23、原位轮24位于壳体25内，干簧管23由固定块与壳体25固定连接，干簧管23由导线与控制系统相连。
所述的蜗杆16下设有调节板28，调节板28下方的壳体25上设有紧顶螺堵孔，紧顶螺堵29旋入紧顶螺堵孔内，弹簧30的上下端分别与调节板28、紧顶螺堵29相接触。
本实用新型的第一(第二)减速器内设测速齿轮17、光槽传感器18，能准确、快速测出减速器的转速，并由控制系统发出指令进行及时调整，因而对星快速准确。减速器采用蜗杆16、蜗轮22，有自锁功能，定位准确。
本实用新型采用干簧管23、原位轮24，在原位轮上粘有磁铁，其通断速度快，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。当原位轮磁铁部分转向干簧管23时，干簧管23在磁场作用下，接点吸合，电路接通，当原位磁铁部分转离干簧管23时，接点松开，电路断开，通过电路的通断，单片机89C52的P1.6和P1.7脚呈现高或低电平，实现原位定位，有利于角度读数的准确。
本实用新型采用蜗杆16下设有调节板28、紧顶螺堵29、弹簧30，实现蜗杆16、蜗轮22的间隙可调，减少误差。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的第一(第二)减速器的结构示意图
图3是图2的右视图
图4是图2的俯视图
图5是本实用新型控制系统的原理框图
图中：1-天线锅，2-连杆，3-支撑杆，4-高频头，5-第一(俯仰)减速器，6-俯仰电机，7-固定板，8-回转盘，9-固定盘，10-方位旋转轴孔，11-方位旋转轴，12-第二(方位旋转)减速器，13-方位旋转电机，14-支撑板，15-俯仰轴，16-蜗杆，17-测速齿轮，18-光槽传感器，19-端盖，20-第一轴承，21-第二轴承，22-蜗轮，23-干簧管，24-原位轮，25-壳体，26-滑动轴承，27-第三轴承，28-调节板，29-紧顶螺堵，30-弹簧，31-输出轴，32-第四轴承。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，车载卫星天线接收站，它包括天线锅1、连杆2、支撑杆3、高频头4、第一(俯仰)减速器5、俯仰电机6、固定板7、回转盘8、固定盘9、方位旋转轴11、第二(方位旋转)减速器12、方位旋转电机13、支撑板14、俯仰轴15、控制系统，连杆2的上端与天线锅1固定连接，连杆2的下端与俯仰轴15固定连接(由HALF法兰紧固连接)，支撑杆3的一端与连杆2固定连接，支撑杆3的另一端设有高频头4；固定板7、支撑板14的下端分别与回转盘8固定连接，俯仰轴15的一端由第一轴承20与支撑板14相连，俯仰轴15的另一端穿过固定板7上的俯仰轴孔，第一减速器5与固定板7固定连接，第一减速器5的输出端与俯仰轴15的另一端固定连接(插入式固定连接)，俯仰电机6与第一减速器5的壳体固定连接，俯仰电机6的输出轴与第一减速器5的输入端固定连接；回转盘8位于固定盘9的上方，固定盘9上设有方位旋转轴孔10，第二减速器12与固定盘9固定连接，第二减速器12的输出端与方位旋转轴11的下端固定连接(插入式固定连接)，方位旋转轴11的上端穿过方位旋转轴孔10与回转盘8固定连接，方位旋转电机13与第二减速器12的壳体固定连接，方位旋转电机13的输出轴与第二减速器12的输入端固定连接；俯仰电机6、方位旋转电机13由导线与控制系统相连；第一减速器5与第二减速器12结构相同，第一减速器5、第二减速器12分别包括壳体25、蜗杆16、测速齿轮17、光槽传感器18、第二轴承21、蜗轮22、滑动轴承26、第三轴承27、第四轴承32、输出轴31，蜗杆16的两端部分别由第三轴承27、第四轴承32与壳体25相连，蜗杆16的一端为输入端，蜗杆16上设有测速齿轮17，测速齿轮17处设有光槽传感器18，蜗杆16与蜗轮22相啮合；蜗轮22固定在输出轴31上，输出轴31分别由第二轴承21、滑动轴承26与壳体25相连，输出轴31的输出端位于壳体25外，光槽传感器18由导线与控制系统相连。
所述的输出轴31上固定有原位轮24，原位轮24上装有磁头，原位轮24处设有干簧管23，干簧管23、原位轮24位于壳体25内，干簧管23由固定块与壳体25固定连接，干簧管23由导线与控制系统相连。在原位轮上粘有磁铁，干簧管23和磁铁相当于一个开关传感器，其通断速度快，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。当原位轮磁铁部分转向干簧管23时，干簧管23在磁场作用下，接点吸合，电路接通，当原位磁铁部分转离干簧管23时，接点松开，电路断开，通过电路的通断，单片机89C52的P1.6和P1.7脚呈现高或低电平，实现原位定位，有利于角度读数的准确。
所述的蜗杆16下设有调节板28，调节板28下方的壳体25上设有紧顶螺堵孔，紧顶螺堵29旋入紧顶螺堵孔内，弹簧30的上下端分别与调节板28、紧顶螺堵29相接触。
如图5所示，控制系统主要由单片机测控系统、电机正反转控制电路、数字罗盘模块组成。通过控制面板上的按键进行信号输入，单片机测控系统对输入的信号进行处理，读取数字罗盘数据，从而实现手动对星、自动对星、记忆对星位置等功能。
单片机测控系统：控制系统要实现的控制功能比较复杂，主要体现在：俯仰角、方位角的确定及显示，数字罗盘(或称电子罗盘)对停车位置的角度补偿，单片机与PC机的通讯，电机驱动，手动微调控制，自动控制，卫星位置的储存，位置传感器反馈信号的处理。因此，根据要实现的这些功能，控制系统采用8051单片机对它进行控制。
电机正反转控制电路：下面以方位角的正反转来举例说明。当从控制面板按键输入方位角增加时，单片机测控系统(或称单片机处理系统)通过I2C总线读入PCF8574数据，然后通过I2C总线对另一片PCF8574写入数据，然后通过TLP521及控制电路对继电器输入控制信号，从而控制电机的正反转。
数字罗盘模块：对于天线姿态，主要的就是获取到天线的实际俯仰角和方位角，姿态传感器安装在天线系统上就可以不用考虑车体的姿态，简化系统设计。在本系统中选用了ZCC-D-I-485电子罗盘。它是一款低成本两轴数字罗盘，输入电压低，功耗小。其工作原理是通过磁传感器测量磁场在X轴、Y轴的磁场分量，通过计算，得出方位角度，之后通过标准的RS485接口输出给单片机。该产品精度高，运行平稳，动态平衡调整，传输距离远，传输抗干扰能力强，并具有标定及越限报警的功能，其输出波特率可调，可选择连续输出及询问输出方式，同时具有安装角和磁偏角补偿功能。电子罗盘使用半双工的通讯方式，通信的过程为一问一答式。
控制系统通讯：控制系统与PC机采用RS485通讯，因为电子罗盘与单片机之间是RS485通讯，而且RS485具有一口多联的功能。RS485是一种多发送器的电路标准，允许双导线上一个发送器驱动32个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器(发送器和收发器的组合)。电路结构是在平衡连接电缆两端有终端电阻，在平衡电缆上挂收发器、接收器、组合收发器。RS485没有规定在何时控制发送器发送或接收器接收数据的规则。
程序控制部分：
单片机程序采用KEIL C51编写。软件主要包括三个部分：自动信息采集、参数计算、控制及执行。
自动信息采集模块负责与电子罗盘通信，从中获取车体的姿态信息。车体的姿态信息在车子停稳，打开天线系统后采集并输送到控制单元，作为下一步控制的依据。
参数计算模块需要计算的主要参数只有一个，即对车体不同位置的补偿角度。计算这个参数必须的信息有2个：存储前车体与正北的夹角、现在车体与正北的夹角。获取到这些信息之后，软件依据相关公式计算出天线的方位角。实际工作中由于对方位的判断是依据磁北，而磁北与真北之间的磁偏角随时间和地理位置会有一定变化，可以根据地磁图采用划区查表的方法获得。因此，根据此信息计算出的方位角和俯仰角还需要进一步修正才能得到天线最终应该达到的物理位置，后续的控制软件将以修正之后的参数作为控制电机转动的依据。
控制及执行模块根据参数计算结果产生控制信息，在架设开始后按照先俯仰后方位的顺序驱动电机使天线指向预期位置。此外，控制软件还可以根据当时信号的强弱对电机转动进行微调以使天线对星精度更高。对星完成后，控制软件记录卫星天线在架设时方位和俯仰上实际转动的角度作为天线收起时电机转角的依据。天线收起的过程相比架设过程要简单得多，只需要让天线按照相反的方向依据天线架设完成后记录下来的天线实际转角回到升起前状态。
上位机程序采用C++Builder软件编制。主要实现从单片机中获取信息，可以看到存储单元中存储的卫星信号，也可以从上位机程序界面中对控制系统进行控制。
Claims (3)
1.车载卫星天线接收站，它包括天线锅(1)、连杆(2)、支撑杆(3)、高频头(4)、第一减速器(5)、俯仰电机(6)、固定板(7)、回转盘(8)、固定盘(9)、方位旋转轴(11)、第二减速器(12)、方位旋转电机(13)、支撑板(14)、俯仰轴(15)、控制系统，连杆(2)的上端与天线锅(1)固定连接，连杆(2)的下端与俯仰轴(15)固定连接，支撑杆(3)的一端与连杆(2)固定连接，支撑杆(3)的另一端设有高频头(4)；固定板(7)、支撑板(14)的下端分别与回转盘(8)固定连接，俯仰轴(15)的一端由第一轴承(20)与支撑板(14)相连，俯仰轴(15)的另一端穿过固定板(7)上的俯仰轴孔，第一减速器(5)与固定板(7)固定连接，第一减速器(5)的输出端与俯仰轴(15)的另一端固定连接，俯仰电机(6)与第一减速器(5)的壳体固定连接，俯仰电机(6)的输出轴与第一减速器(5)的输入端固定连接；回转盘(8)位于固定盘(9)的上方，固定盘(9)上设有方位旋转轴孔(10)，第二减速器(12)与固定盘(9)固定连接，第二减速器(12)的输出端与方位旋转轴(11)的下端固定连接，方位旋转轴(11)的上端穿过方位旋转轴孔(10)与回转盘(8)固定连接，方位旋转电机(13)与第二减速器(12)的壳体固定连接，方位旋转电机(13)的输出轴与第二减速器(12)的输入端固定连接；俯仰电机(6)、方位旋转电机(13)由导线与控制系统相连；其特征在于：第一减速器(5)、第二减速器(12)分别包括壳体(25)、蜗杆(16)、测速齿轮(17)、光槽传感器(18)、第二轴承(21)、蜗轮(22)、滑动轴承(26)、第三轴承(27)、第四轴承(32)、输出轴(31)，蜗杆(16)的两端部分别由第三轴承(27)、第四轴承(32)与壳体(25)相连，蜗杆(16)的一端为输入端，蜗杆(16)上设有测速齿轮(17)，测速齿轮(17)处设有光槽传感器(18)，蜗杆(16)与蜗轮(22)相啮合；蜗轮(22)固定在输出轴(31)上，输出轴(31)分别由第二轴承(21)、滑动轴承(26)与壳体(25)相连，输出轴(31)的输出端位于壳体(25)外，光槽传感器(18)由导线与控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的车载卫星天线接收站，其特征在于：所述的输出轴(31)上固定有原位轮(24)，原位轮(24)上装有磁头，原位轮(24)处设有干簧管(23)，干簧管(23)、原位轮(24)位于壳体(25)内，干簧管(23)由固定块与壳体(25)固定连接，干簧管(23)由导线与控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的车载卫星天线接收站，其特征在于：所述的蜗杆(16)下设有调节板(28)，调节板(28)下方的壳体(25)上设有紧顶螺堵孔，紧顶螺堵(29)旋入紧顶螺堵孔内，弹簧(30)的上下端分别与调节板(28)、紧顶螺堵(29)相接触。
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