SE524763C2

SE524763C2 - Systems for access to satellite services with direct broadcast

Info

Publication number: SE524763C2
Application number: SE0202542A
Authority: SE
Inventors: Jeb R Linton
Original assignee: Lockheed Martin Corp A Marylan
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-09-28
Also published as: AU2001252930A1; JP2003529270A; CA2399205A1; DE10195987T1; GB2378581B; CA2399205C; GB2378581A; SE0202542D0; WO2001073955A2; SE0202542L; GB0218231D0; WO2001073955A3

Abstract

A system for receiving direct broadcast satellite signals in a mobile craft is disclosed. Generally, the system includes an orientation system for determining the first orientation of the mobile craft, a controller or processor for determining first position control data, and an electronically-pointable antenna adapted to receive first position control data from the controller, such that the antenna is pointable in accordance therewith, such that a first direct broadcast satellite signal is receivable from a first direct broadcast satellite, and a direct broadcast satellite receiver for processing a first radio frequency signal corresponding to the first direct broadcast satellite signal received by the electronically-pointable antenna.

Description

.nu :s satellitsignaler flera andra unika utmaningar. Bland dessa kan nämnas kontinuerlig finavstämning av öppningen, spårföljning under signalförluster till följd av hinder (t.ex. broar, träd, etc.) eller farkostorientering (t.ex. svängar under kraftig stigning i små flygplan) och tillförlitligheten hos elektro- nisk apparatur, särskilt med hänsyn till kraftigt dämpad fy- sisk turbulens. .nu's satellite signals several other unique challenges. These include continuous fine tuning of the opening, tracking during signal losses due to obstacles (eg bridges, trees, etc.) or vehicle orientation (eg turns during sharp ascents in small aircraft) and the reliability of electronic equipment. , especially with regard to severely subdued physical turbulence.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett mål med uppfinningen är således att åstadkomma ett kompakt direktrundsändningssatellitsystem med låga kostnader för användning i ett rörligt fordon eller en rörlig farkost (exempelvis personbilar, husbilar, lastbilar, flygplan, båtar, etc.). Ett annat mål med uppfinningen är att åstadkomma ett rundsändningssatellitsystem för mottagning av televisionssig- naler och/eller datasignaler i ett rörligt fordon eller en rörlig farkost. Ännu ett mål med uppfinningen är att åstadkom- ma ett system som är anordnat att ta emot direktrundsändnings- satellitsignaler i ett rörligt fordon eller en rörlig farkost med användning av kompakta och billiga komponenter eller de- lar.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is thus to provide a compact direct broadcast satellite system with low costs for use in a moving vehicle or a moving vehicle (for example passenger cars, motorhomes, trucks, aircraft, boats, etc.). Another object of the invention is to provide a broadcast satellite system for receiving television signals and / or data signals in a moving vehicle or moving vehicle. Yet another object of the invention is to provide a system which is arranged to receive live broadcast satellite signals in a moving vehicle or moving vehicle using compact and inexpensive components or parts.

Ett eller flera av dessa mål nås medelst systemet enligt uppfinningen genom att systemet är anordnat att ta emot rund- sändningssatellittransmissioner. 'Vanligen kan systemet inklu- dera ett orienteringssystem för att fastställa åtminstone en första orientering av fordonet eller den rörliga farkosten i tre dimensioner, en styranordning eller processor i kommunika- tion med orienteringssystemet för att fastställa första läges- styrdata, en elektroniskt inriktbar antenn som är anordnad att ta emot de första lägesstyrda datana från styranordningen för att inriktas i överensstämmelse därmed, varvid en första di- rektrundsändningssatellitsignal kan tas emot från en första direktrundsändningssatellit, och en direktrundsändningssatel- litmottagare som är anordnad att bearbeta en första radiofre- kvenssignal svarande mot en första direktrundsändningssatel- litsignal som tas emot av den elektroniskt inriktbara anten- nen. Den elektroniskt inriktbara antennen kan vara en endimen- sionellt elektroniskt inriktbar antenn, och för att tvådimen- sionell inriktning skall anordnas kan den endimensionellt LT! 9-3 4% -q CF <4* .: . . . . . . . . . . .. elektroniskt inriktbara antennen vara monterbar på en vändski- veanordning. Alternativt kan den elektroniskt inriktbara an- tennen vara tvådimensionellt elektroniskt inriktbar. Sådana elektroniskt inriktbara antennsystan är kompakta och billiga och de kan således med fördel införlivas med skilda rörliga fordon och farkoster.One or more of these targets is achieved by means of the system according to the invention in that the system is arranged to receive broadcast satellite transmissions. Typically, the system may include an orientation system for determining at least a first orientation of the vehicle or moving vehicle in three dimensions, a control device or processor in communication with the orientation system for determining first position control data, an electronically orientable antenna which is arranged to receive the first position-controlled data from the control device to be aligned accordingly, wherein a first live broadcast satellite signal can be received from a first live broadcast satellite, and a live broadcast satellite receiver arranged to process a first radio frequency response signal. live broadcast satellite signal received by the electronically tunable antenna. The electronically orientable antenna can be a one-dimensionally electronically orientable antenna, and in order for two-dimensional alignment to be arranged, it can be one-dimensional LT! 9-3 4% -q CF <4 *.:. . . . . . . . . . .. electronically adjustable antenna be mountable on a turntable device. Alternatively, the electronically orientable antenna may be two-dimensionally electronically orientable. Such electronically adjustable antenna systems are compact and inexpensive and can thus be advantageously incorporated into various moving vehicles and craft.

Orienteringssystemet kan inkludera en fasttillståndssen- sor för elektromagnetiska fält och en fluidumfylld lutnings- sensor för att upprätta absolut orientering av systemet eller fordonet eller farkosten vari systemet är installerat. Denna orienteringsinformation i tre dimensioner kan kommuniceras till styranordningen eller processorn för att fastställa förs- ta lägesstyrdata. Lägesdata från exempelvis en mottagare i ett globalt positioneringssystem kan också utnyttjas av styranord- ningen eller processorn för att fastställa det första läges- styrdatat. Detta första lägesstyrdata kan inkludera en första tittvinkel som är baserad på det aktuella läget och oriente- ringen hos fordonet eller farkosten och läget hos den valda direktrundsändningssatelliten, varvid den första tittvinkeln kan kommuniceras till antennen för att underlätta dennas mot- tagning av en första direktrundsändningssatellitsignal.The orientation system may include a solid state sensor for electromagnetic fields and a fluid-filled tilt sensor to establish absolute orientation of the system or vehicle or vehicle in which the system is installed. This three-dimensional orientation information can be communicated to the controller or processor to determine the first position control data. Position data from, for example, a receiver in a global positioning system can also be used by the control device or processor to determine the first position control data. This first position control data may include a first viewing angle based on the current position and orientation of the vehicle or craft and the position of the selected live broadcast satellite, the first viewing angle being communicated to the antenna to facilitate its reception of a first live broadcast satellite signal.

Systemet kan vara ett system med öppen slinga, där GPS- lägesinformation tas emot av en GPS-mottagare, orienteringsda- ta fastställs av orienteringssystemet, och inmatning kan tas emot av en användare gällande den önskade direktrundsändnings- satelliten. Dessa data kan utnyttjas av styranordningen eller processorn för att beräkna en tittvinkel i. förhållande till fordonet eller farkosten. Lägesstyrdata baserade på den beräk- nade tittvinkeln kommuniceras till den elektriskt inriktbara antennen under frånvaro av signallåsning fastställd av läget hos en signallåsningsdetektorkomponent eller i avsaknad av en signallåsningsdetektor vid alla tidpunkter. I systemet kan in- gå ett återkopplingsbaserat system med sluten slinga, varige- nom den elektroniskt inriktbara antennen är kontinuerligt reg- lerbar~ i en eller två. dimensioner och arbetar genonx att ta emot differentiallägesutsignaler från den elektroniskt inrikt- bara antennen, fastställa justeringar till antennens optimala läge och sända det justerade läget till antennen för att revi- m ro .Fra w a» u* ; I , I - u v c u. dera lägesstyrdatana för antennen om signallåsning föreligger, vilket fastställs av tillståndet hos signallåsdetektorn.The system can be an open loop system, where GPS position information is received by a GPS receiver, orientation data is determined by the orientation system, and input can be received by a user regarding the desired live broadcast satellite. This data can be used by the control device or processor to calculate a viewing angle in relation to the vehicle or vehicle. Position control data based on the calculated viewing angle is communicated to the electrically adjustable antenna in the absence of signal locking determined by the position of a signal locking detector component or in the absence of a signal locking detector at all times. The system can include a feedback-based system with a closed loop, whereby the electronically adjustable antenna is continuously adjustable in one or two. dimensions and works genonx to receive differential position outputs from the electronically adjustable antenna, determine adjustments to the optimal position of the antenna and send the adjusted position to the antenna for revo .From w a »u *; I, I - u v c u. Their position control data for the antenna if signal locking is present, which is determined by the state of the signal lock detector.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är ett blockschema över en utföringsform av sys- temet enligt uppfinningen, fig. 2 är en blockschema över en annan utföringsform av systemet enligt uppfinningen och fig. 3 visar en endimensionellt elektroniskt inriktbar antenn monte- rad på en motordriven vändskiva.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the system according to the invention, Fig. 2 is a block diagram of another embodiment of the system according to the invention and Fig. 3 shows a one-dimensionally electronically orientable antenna mounted on a motor-driven turntable.

DETALJBESKRIVNING Fig. l-3 visar skilda utföringsformer av systemet enligt uppfinningen. I fig. 1 inkluderar systemet 10 en mottagare 20 i ett globalt positioneringssystem (GPS-mottagare) som är an- ordnad att ta emot GPS-satellitrundsändningar som gör det möj- ligt för mottagaren 20 att fastställa det approximativa läget för systemet 10 eller fordonet eller farkosten på vilken sys- temet 10 är nwnterat. I en föredragen utföringsfonn är GPS- mottagaren 20 monterad i ett plan i taket hos ett fordon eller en farkost där systemet 10 är monterat för att möjliggöra den tydligast möjliga mottagningen av GPS-satellitrundsänd- ningssignaler. GPS-mottagaren 20 står i datakommunikation med en styranordning eller processor 40 via en seriell datakabel eller ett likartat organ för att möjliggöra för styranord- ningen 40 att ta emot sådan information och för att fastställa eller beräkna tittvinklar för att peka antennen mot den önska- de direktrundsändningssatelliten. GPS-mottagare av detta slag kan erhållas kommersiellt i skilda försäljningsställen.DETAILED DESCRIPTION Figs. 1-3 show different embodiments of the system according to the invention. In Fig. 1, the system 10 includes a receiver 20 in a global positioning system (GPS receiver) arranged to receive GPS satellite broadcasts enabling the receiver 20 to determine the approximate position of the system 10 or vehicle or the vessel on which the system 10 is nwntered. In a preferred embodiment, the GPS receiver 20 is mounted in a plane in the roof of a vehicle or craft where the system 10 is mounted to enable the clearest possible reception of GPS satellite broadcast signals. The GPS receiver 20 communicates with a controller or processor 40 via a serial data cable or similar means to enable the controller 40 to receive such information and to determine or calculate viewing angles for pointing the antenna toward the desired the live broadcast satellite. GPS receivers of this kind can be obtained commercially in different points of sale.

För att den tredimensionella orienteringen av fordonet eller farkosten där systemet är installerat skall kunna fast- ställas inkluderar denna utföringsform av uppfinningen ett orienteringssystem 30 för att tillhandahålla orienteringsdata till styranordningen eller processorn 40, varvid dessa orien- teringsdata kan användas av styranordningen 40 för att. fast- ställa tittvinklar för att inrikta antennen i. systemet (som kommer att beskrivas mera i detalj nedan) mot den önskade sa- telliten. II en utföringsform innefattar orienteringssystemet 30 närmare bestämt en fasttillståndssensor för elektromagne- tiska fält och en fluidumfylld lutningssensor som är anordnad att mäta den tredimensionella orienteringen av fordonet eller (.§"1 F .D -fm ha . ; | v u \ . . a av farkosten vari systemet 10 är monterat. I denna utföringsform använder fasttillståndssensorn för elektromagnetiska fält och den fluidumfyllda lutningssensorn magnetometrar samt en fluidumfylld lutningssensor för att upprätta absolut kompass- och lutningsorientering av systemet 10 utan användning av gy- roskop. Dessa sensorer utför ytterst små mätningar av jordens magnetfält och använder sig av kalibreringsmjukvara och den fluidumfyllda lutningssensorn för att undanröja fel. Denna elektroniska kompass- och lutningssensormekanism har inga and- ra rörliga delar än den fluidumfyllda anordningen som inte har besvär med tillförlitlighetssvårigheterna hos gyroskop eller andra anordningar som eventuellt kräver mekaniska lager. Ehuru lutningssensoranordningen kan påverkas av sidoriktade accele- rationskrafter så att felaktiga resultat erhålls medger lut- ningssensoranordningen noggrann lägesspårföljning under en godtycklig period av fordons- eller farkoströrelse utan kraf- tig acceleration. Detta gör det möjligt för antennen i system- et 10 att inriktas noggrant under de flesta fordons- eller farkostoperationerna. Om emellertid systemet inkluderar en finavstämningsmekanism med sluten slinga signallåses signalen från direktrundsändningssatelliten då fordonet eller farkosten rör sig utan att accelerera, och under sådana förhållanden håller en finavstämningsmekanism (som kommer att beskrivas me- ra i detalj nedan med hänvisning till fig. 2) låsningen obero- ende av eventuella accelerationskrafter. Om systemet inte in- kluderar en finavstämningsmekanism kan en styranordning 40 (som kommer att beskrivas mera i detalj nedan) vara anordnad att fastställa det korrekta fordons- eller farkostläget med användning av tidsdifferentiering av kompassorienteringen för att fastställa omfattningen i vilken kompensering skall ske av lutningssensorfel till följd av sidoacceleration medelst meto- der enligt teknikens ståndpunkt. Orienteringssystemet som in- nefattar en elektronisk kompass och en lutningssensor kan er- hållas i flera kommersiella försäljningsställen, såsom hos Precision Navigation Inc., och de tredimensionella lägesdatana kan kommuniceras till styranordningen 40 via en digital eller analog utgång, såsom en EIA/TIA-232 seriell länk. 4 un Såsonl är 'visat i. fig. 1 inkluderar systemet 10 vidare styranordningen 40 som tar emot lägesdatana från GPS- mottagaren 20 och de tredimensionella orienteringsdatana från orienteringssystemet 30. Styranordningen 40 tar också emot från en första användare en första insignal svarande mot en första önskvärd direktrundsändningssatellit. På förhand inlåst information eller information från GPS-mottagaren. 20 används också av styranordningen 40 för att fastställa orientering av systemet 10 mot sann nord ur GPS-lägesdatana och magnetläget för kompassen i orienteringssystemet 30 enligt uppfinningen. I detta avseende är styranordningen anordnad att utnyttja denna information och att utföra eventuella koordinatomvandlingar alltefter behov för att beräkna tittvinklar i förhållande till fordonet eller farkosten, varpå systemet 10 är nwnterat, på basis av den användarvalda direktrundsändningssatelliten, ak- tuellt läge, och fordonets eller farkostens orientering. Styr- anordningen 40 fastställer lägesstyrinsignaler eller data. på grundval av den beräknade tittvinkeln och sänder dessa läges- styrdata till antennen 50. Om. ingen finavstämningskrets med sluten slinga finns överförs sådana lägesstyrdata till anten- nen 50 kontinuerligt. Om å andra sidan systemet 10 inkluderar en finavstämningskrets med sluten slinga sänds lägesstyrdatana till antennen 50 av styranordningen 40 då signallàsning sak- nas, vilket fastställs av tillståndet hos en signallàsningsde- tektor som styr aktiveringen/avaktiveringen av finavstämnings- kretsen med sluten slinga. Dessa signallåsdetektorer och fin- avstämningskretsar med sluten slinga kan erhållas i. handeln.In order to determine the three-dimensional orientation of the vehicle or vessel in which the system is installed, this embodiment of the invention includes an orientation system 30 for providing orientation data to the controller or processor 40, this orientation data being used by the controller 40 to. determine viewing angles for aligning the antenna in the system (which will be described in more detail below) with the desired satellite. In one embodiment, the orientation system 30 more particularly comprises a solid state sensor for electromagnetic fields and a fluid-filled inclination sensor which is arranged to measure the three-dimensional orientation of the vehicle or (.§ "1 F .D -fm ha.; | Vu \.. A of the vessel in which the system 10 is mounted In this embodiment, the electromagnetic field solid state sensor and the fluid-filled inclination sensor use magnetometers as well as a fluid-filled inclination sensor to establish absolute compass and inclination orientation of the system 10 without the use of gyroscopes. magnetic field and uses the calibration software and the fluid-filled tilt sensor to eliminate errors.This electronic compass and tilt sensor mechanism has no moving parts other than the fluid-filled device that does not have problems with the reliability difficulties of gyroscopes or other devices that may require mechanical ger. Although the inclination sensor device can be affected by lateral acceleration forces so that incorrect results are obtained, the inclination sensor device allows accurate position tracking during an arbitrary period of vehicle or vehicle movement without sharp acceleration. This allows the antenna in the system 10 to be accurately aligned during most vehicle or vehicle operations. However, if the system includes a closed loop fine tuning mechanism, the signal from the live satellite is locked as the vehicle or craft moves without accelerating, and in such conditions a fine tuning mechanism (which will be described in more detail below with reference to Fig. 2) keeps the lock independent. end of any acceleration forces. If the system does not include a fine tuning mechanism, a control device 40 (which will be described in more detail below) may be provided to determine the correct vehicle or vehicle position using time differentiation of the compass orientation to determine the extent to which tilt sensor error is to be compensated for. as a result of lateral acceleration by means of methods according to the state of the art. The orientation system, which includes an electronic compass and a tilt sensor, can be obtained from several commercial outlets, such as Precision Navigation Inc., and the three-dimensional position data can be communicated to the controller 40 via a digital or analog output, such as an EIA / TIA-232 serial link. As shown in FIG. 1, the system 10 further includes the controller 40 which receives the position data from the GPS receiver 20 and the three dimensional orientation data from the orientation system 30. The controller 40 also receives from a first user a first input signal corresponding to a first desirable live broadcast satellite. Pre-locked information or information from the GPS receiver. Is also used by the controller 40 to determine orientation of the system 10 toward true north from the GPS position data and magnetic position of the compass in the orientation system 30 of the invention. In this regard, the control device is arranged to utilize this information and to perform any coordinate conversions as needed to calculate viewing angles relative to the vehicle or vehicle, to which the system 10 is centered, based on the user-selected live broadcast satellite, current position, and the vehicle or vehicle. orientation. The controller 40 determines position control signals or data. on the basis of the calculated viewing angle and transmits this position control data to the antenna 50. If. there is no closed loop fine tuning circuit, such position control data is transmitted to the antenna 50 continuously. On the other hand, if the system 10 includes a closed loop fine tuning circuit, the position control data is transmitted to the antenna 50 by the controller 40 in the absence of signal reading, which is determined by the state of a signal loop detector controlling the activation / deactivation of the closed loop fine tuning circuit. These closed loop signal lock detectors and fine tuning circuits can be obtained commercially.

Lägesstyrning av antennen. 50 härrör från styranordningen 40 under initial ackvirering eller förlorad signal. Antennen 50 styrs annars av finavstämningskretsen med sluten slinga, vil- ken krets kontinuerligt inreglerar läget hos antennen 50.Position control of the antenna. 50 originates from the control device 40 during initial acquisition or lost signal. The antenna 50 is otherwise controlled by the fine tuning circuit with closed loop, which circuit continuously regulates the position of the antenna 50.

I en utföringsform inkluderar styranordningen 40 en per- sondator, såsom en Embedded Windows NT eller Windows CE-dator med PCMCIA-ingångs/utgångskort för utväxling' av' data med de andra systemelementen (t.ex. mottagaren 20, orienteringssys- temet 30, antennen 50). Detta möjliggör enkla och billiga mo- difikationer och uppgraderingar av systemet 10. Härigenom skulle man också kunna få de kostnadsbesparande fördelarna av = . | » ~ | » ~ = I 1 ~ f» en inbyggd televisionsbildskärm och, multimediabildskärm samt möjlighet att surfa för personerna som befinner sig i fordonet eller farkosten där systemet 10 är installerat utan att man behöver några externa televisionsbildskärmar eller surfnings- anordningar.In one embodiment, the controller 40 includes a personal computer, such as an Embedded Windows NT or Windows CE computer with a PCMCIA input / output card for exchanging data with the other system elements (e.g., the receiver 20, the orientation system 30, antennas 50). This enables simple and inexpensive modifications and upgrades of the system 10. In this way, one could also get the cost-saving benefits of =. | »~ | »~ = I 1 ~ f» a built-in television monitor and, multimedia monitor and the ability to surf for the persons in the vehicle or vehicle where the system 10 is installed without the need for any external television monitors or surfing devices.

Såsom har nämnts ovan kan systemet 10 vara av öppen slingtyp till sin karaktär på så sätt att styranordningen 40 kan utnyttja data från orienteringssystemet 30 och GPS- mottagaren 20 för att beräkna en grov tittvinkel för antennen 10 så att den alltid kan inrikas eller pekas. I en annan utfö- ringsform som är visad i fig. 2 inkluderar styranordningen 40 en signallåsningsdetektor och återkopplingsstyrkrets 70 med sluten slinga, medelst vilka, när antennen 50 väl en gång har bringats att peka eller inriktats genom approximering (t.ex.As mentioned above, the system 10 may be open loop in nature in that the controller 40 may utilize data from the orientation system 30 and the GPS receiver 20 to calculate a rough viewing angle of the antenna 10 so that it may always be aligned or pointed. In another embodiment shown in Fig. 2, the control device 40 includes a signal lock detector and the closed loop feedback control circuit 70, by means of which, once the antenna 50 has been brought to point or aligned by approximation (e.g.

X-Y-ingångslägen) och den förväntade direktrundsändningssigna- len detekteras på antennen 50 av signallàsningsdetektorn, fin- avstämningsåterkopplingskretsen med sluten slinga börjar styra antennen 50, varvid inmatning från styranordningen 40 inte be- hövs förrän signalen går förlorad igen. En sådan signalförlust kan bero på fysiska hinder eller ovanlig orientering av fordo- net eller farkosten. Härvid är styranordningen 40 utformad att styra antennen 50 under dessa perioder av initialsignalakvire- ring eller signalförlust. Antennen 50 kan styras till optimal mottagning under perioder då satelliten är synlig och hållas nära det optimala läget då den är dold, detta för att minimera tiden för att återvinna den bästa mottagningen när satelliten blir synlig på nytt. I detta fall tjänstgör antennen 50 som en "monopulsmatning". Genom att man jämför omfattningen av sig- nalen från direktrundsändningssatelliten som kommer in till exempelvis den vänstra sidan av antennen jämfört med den högra sidan och med den övre delen av antennen jämfört med den nedre kan antennen 50 anpassas så att den matar ut två eller flera ”differential”-utsignaler så att antennen inriktas något åt vänster eller något åt höger eller något uppåt eller* något nedåt, beroende på hur antennen 50 är konfigurerad. Härvid kan antennen 50 utföra mycket finriktad avstämning i den ena eller båda dimensionerna (t.ex. X-Y-dimensionerna eller azimut- och höjddimensionerna). Om antennen 50 kan utföra finavstämning av v . un. läget i åtminstone en dimension kan systemets 10 totalkostnad minskas genom att man inkluderar finavstämningskretsen 80 med sluten slinga, varigenom mindre noggrant arbetande och mindre dyrbara GPS- och orienteringssystemelement kan användas och mindre beräkningseffekt kan krävas av styranordningen 40.X-Y input modes) and the expected live broadcast signal is detected on the antenna 50 by the signal readout detector, the closed loop fine tuning feedback circuit begins to control the antenna 50, no input from the controller 40 is required until the signal is lost again. Such a signal loss may be due to physical obstacles or unusual orientation of the vehicle or craft. In this case, the control device 40 is designed to control the antenna 50 during these periods of initial signal acquisition or signal loss. The antenna 50 can be controlled for optimal reception during periods when the satellite is visible and kept close to the optimal position when it is hidden, this in order to minimize the time to recover the best reception when the satellite becomes visible again. In this case, the antenna 50 serves as a "monopulse supply". By comparing the magnitude of the signal from the live broadcast satellite which enters, for example, the left side of the antenna compared to the right side and the upper part of the antenna compared to the lower one, the antenna 50 can be adapted to output two or more. differential ”outputs so that the antenna is oriented slightly to the left or slightly to the right or slightly upwards or * slightly downwards, depending on how the antenna 50 is configured. In this case, the antenna 50 can perform very fine-tuning in one or both dimensions (eg the X-Y dimensions or the azimuth and height dimensions). If the antenna 50 can perform fine tuning of v. un. position in at least one dimension, the total cost of the system 10 can be reduced by including the closed loop fine tuning circuit 80, whereby less accurate and less expensive GPS and orientation system elements can be used and less computational power may be required by the controller 40.

Med hänvisning till fig. 1 inkluderar såsom har nämnts ovan systemet 10 en elektroniskt inriktbar antenn 50 som kan monteras på taket på en personbil, en lastbil, en båt, ett flygplan eller något annat rörligt fordon eller farkost med inga eller ingen negativ inverkan på fordonets eller farkos- tens aerodynamiska egenskaper. I motsats till en reflekterande paraboldisk, som måste inriktas fysiskt mot den önskade satel- liten, är antennen 50 i systemet 10 enligt uppfinningen elekt- roniskt inriktbar. I en utföringsform har antennen 50 en vä- sentligen plan fysisk profil och innefattar exempelvis en li- ten antenn. med fasad gruppering eller en plasmagallerantenn som kan utföra avsökning i två dimensioner. Lägesavsökning i två dimensioner avser förmågan hos sådana antenner att ändra sin interna elektroniska konfiguration på så sätt att det blir möjligt för antennen att selektivt ta emot signalen från en bestämd riktning, som kan väljas bland två ortogonala axlar.Referring to Fig. 1, as mentioned above, the system 10 includes an electronically oriented antenna 50 which can be mounted on the roof of a car, truck, boat, aircraft or other moving vehicle or vehicle having no or no adverse effect on the vehicle. or the aerodynamic properties of the craft. In contrast to a reflective satellite dish, which must be physically aligned with the desired satellite, the antenna 50 of the system 10 of the invention is electronically aligned. In one embodiment, the antenna 50 has a substantially planar physical profile and includes, for example, a small antenna. with facade grouping or a plasma gallery antenna that can perform scanning in two dimensions. Two-dimensional position scanning refers to the ability of such antennas to change its internal electronic configuration in such a way that it becomes possible for the antenna to selectively receive the signal from a particular direction, which can be selected from two orthogonal axes.

Denna riktning kallas riktningen i vilken antennen är ”inriktad”, även. om. antennen 50 kanske inte rör sig fysiskt över huvud taget, varav uttrycket ”elektroniskt inriktbar”. I en utföringsform. innefattar antennen 50 en antenn. med fasad gruppering, sådan som de som för närvarande kan erhållas från Harris Corporation och. Boeing Corporation. I en annan utfö- ringsform innefattar antennen EN) en avsökningsgruppering som kan erhållas från Thermo Trex Corporation eller ett plasma- gallerantenn som kan erhållas kommersiellt från WaveBand Cor- poration. Om sådana antenner 50 endast kan utföra elektronisk inriktning i en enda dimension kan antennen 50, för att man skall kunna utföra tvâdimensionell inriktning, monteras på en platt, motordriven vändskiva 54 såsom är visat i fig. 3.This direction is called the direction in which the antenna is "aligned", also. if. the antenna 50 may not move physically at all, of which the term "electronically orientable". In one embodiment. the antenna 50 comprises an antenna. with facade grouping, such as those currently available from Harris Corporation and. Boeing Corporation. In another embodiment, the antenna EN) comprises a scan array obtainable from Thermo Trex Corporation or a plasma gallery antenna obtainable commercially from WaveBand Corporation. If such antennas 50 can only perform electronic alignment in a single dimension, in order to be able to perform two-dimensional alignment, the antenna 50 can be mounted on a flat, motor-driven turntable 54 as shown in Fig. 3.

Elektronisk inriktning i en enda dimension kan inregleras kon- tinuerligt eller stegvis. Exempelvis kan antenner såsom i ett äldre system med fasad gruppering och antennerna som byggs av Thermo Trex Corporation, såsom en avsökningsgruppering, i re- ﬁo¿ 7@§ GL: ..,, H n w» n gel inregleras så, att de inriktas i kontinuerliga lägen utef- ter en axel, varvid dessa antenner kan finavstämmas konti- nuerligt med användning av en styrkrets med återkopp- lingsslinga åskådliggjord i fig. 2 i en exakt riktning utefter axeln. Å andra sidan måste antenner med plasmagaller, såsom de som kan erhållas från WaveBand Corporation, vara inriktade i en bland ett bestämt antal riktningar utefter en axel. Dessa antenner måste inställas kontinuerligt för den bästa approxi- mationen av den önskade peknings- eller inriktningsriktningen.Electronic alignment in a single dimension can be adjusted continuously or step by step. For example, antennas such as in an older phased array system and the antennas built by Thermo Trex Corporation, such as a scan array, may be adjusted in accordance with Section 7 GL. continuous positions along an axis, whereby these antennas can be fine-tuned continuously using a control loop with feedback loop illustrated in Fig. 2 in an exact direction along the axis. On the other hand, plasma grating antennas, such as those available from WaveBand Corporation, must be aligned in one of a certain number of directions along an axis. These antennas must be tuned continuously for the best approximation of the desired pointing or alignment direction.

Såsom har nämnts ovan och med hänvisning till fig. 3 kan en endimensionellt elektroniskt inriktbar antenn 50 vara mon- terad. på en. motordriven. vändskiva 54 för att den skall få möjlighet till inriktning i. två dimensioner. Vändskivans 54 orientering kan vara kontinuerligt variabel och skulle kunna hållas inriktad mot det korrekta relativa azimut för den öns- kade direktrundsändningssatelliten med en elektronisk åter- kopplingsslinga under det att den pà vändskivan 54 monterade antennen 50 skulle inregleras på korrekt relativt höjdläge. I en alternativ utföringsform innefattar antennen 50 en elektro- niskt inriktbar antenn som är anordnad att inriktas längs båda axlarna eller dimensionerna. Exempelvis kan den relativa azi- mut och höjd (dvs. sfäriska koordinater) för den önskade di- rektrundsändningssatelliten omvandlas till X-Y-riktningarna (dvs. cartesianska koordinater) medan antennen 50 skulle in- riktas längs X- och Y-axlar i förhållande till orienteringen av fordonet eller farkosten vari systemantennen är monterad.As mentioned above and with reference to Fig. 3, a one-dimensionally electronically orientable antenna 50 may be mounted. on a. engine-driven. turntable 54 to allow for alignment in two dimensions. The orientation of the turntable 54 can be continuously variable and could be kept focused on the correct relative azimuth of the desired live broadcast satellite with an electronic feedback loop while the antenna 50 mounted on the turntable 54 would be adjusted to the correct relative height. In an alternative embodiment, the antenna 50 comprises an electronically orientable antenna which is arranged to be aligned along both axes or dimensions. For example, the relative azimuth and altitude (ie, spherical coordinates) of the desired live broadcast satellite could be converted to the XY directions (ie, Cartesian coordinates) while the antenna 50 would be aligned along X and Y axes relative to the orientation. of the vehicle or vehicle in which the system antenna is mounted.

Såsom har angivits ovan är antennen 50 anordnad att ta emot lägesstyrdata eller tittvinklar från styranordningen 40, vilka anger riktningen i vilken antennen 50 skall peka i två dimensioner. När antennen 50 väl en gång är inriktad mot den önskade rundsändningssatelliten kan en chxektrundsändningssa- tellitradiosignal inträda i antennen 50. Direktrundsändnings- radiosignaler kan tas emot i öppningen i antennen 50 och över- föras till. en. direktrundsändningssatellitmottagare 60 i sys- temet 10. Detta kan göras efter filtrering och nedkonvertering till en lägre frekvens. I en utföringsform har antennen 50 en enda radiofrekvensutsignal vars polarisation är fastställd av en polarisationsinsignal som är designerad att välja den av- (fl MJ 11.As stated above, the antenna 50 is arranged to receive position control data or viewing angles from the control device 40, which indicate the direction in which the antenna 50 is to point in two dimensions. Once the antenna 50 is tuned to the desired broadcast satellite, a broadcast satellite radio signal may enter the antenna 50. Direct broadcast radio signals may be received in the aperture of the antenna 50 and transmitted to. one. direct broadcast satellite receiver 60 in system 10. This can be done after filtering and downconversion to a lower frequency. In one embodiment, the antenna 50 has a single radio frequency output signal whose polarization is determined by a polarization input signal designed to select the off- (fl MJ 11).

. J I (jš .n- i.. i. nu U 10 sedda polariseringen för att anpassas mot en viss inkommande direktrundsändningssignal. Exempelvis kan en direktrundsänd- ningssatellitmottagare omkoppla antennens 50 polarisering mel- lan cirkulär polarisering åt höger och cirkulär polarisering åt vänster för att ändra mellan två angränsande digitaltelevi- sionskanaler i. ett typiskt direktrundsändningssatellitsystem.. JI (jš .n- i .. i. Now U 10 seen the polarization to adapt to a certain incoming live broadcast signal. For example, a live broadcast satellite receiver may switch the polarization of the antenna 50 between circular polarization to the right and circular polarization to the left to change between two adjacent digital television channels in. a typical live broadcast satellite system.

Andra antenner 50 kan ha en självständig radiofrekvensutsignal för varje önskad signalpolarisering. I båda fallen kan denna utsignal tas emot av nwttagaren 60. Denna utsignal kan också matas till en kretsstyranordning 40 för att fastställa styrkan hos den inkommande «direktrundsändningssignalen för att fast- ställa förekomst eller avsaknad av en signallàsning. I denna utföringsform inkluderar antennen 50 utsignaler förutom en primär radiofrekvensutsignal som ger relativ riktningssignal- styrka hos den inkommande signalen från direktrundsändnings- signalen för att spârfölja satellitläget med användning av en àterkopplingsstyrkrets 80 med sluten slinga väsentligen som den är beskriven ovan med hänvisning till fig. 2.Other antennas 50 may have an independent radio frequency output for each desired signal polarization. In either case, this output signal can be received by the receiver 60. This output signal can also be fed to a circuit controller 40 to determine the strength of the incoming live broadcast signal to determine the presence or absence of a signal reading. In this embodiment, the antenna 50 includes output signals in addition to a primary radio frequency output signal that provide relative directional signal strength of the incoming signal from the live broadcast signal to track the satellite position using a closed loop feedback control circuit 80 substantially as described above with reference to FIG. .

Såsom har nämnts ovan inkluderar systemet 10 ytterligare en direktrundsändningssystemmottagare 60 som vanligen är känd som en TV-box eller ett satellitmodem för datatjänster eller en funktionell ekvivalent av den ena eller båda dessa. Sådana mottagare 60 kan erhållas från skilda säljställen. Mottagaren 60 kan exempelvis innefatta en televisionsmottagare och en da- tamottagare, vilka använder var sin utgång från antennen 50.As mentioned above, the system 10 further includes a live broadcast system receiver 60 commonly known as a TV box or satellite modem for data services or a functional equivalent of one or both of these. Such receivers 60 can be obtained from different points of sale. The receiver 60 may include, for example, a television receiver and a data receiver, each using its own output from the antenna 50.

Huvudingången till mottagaren 60 är radiofrekvensutsignalen från antennen 50. Denna inmatning till mottagaren 60 kan ske via en enda kabel med en separat vald signalpolarisering eller flera kablar med olika polariseringar. Utsignalen från motta- garen 60 är audio- och videosignaler till en televisionsappa- rat, ett katodstrålerör, eller någon annan audio/video- elektronikanordning eller en dataförbindelse (t.ex. Ethernet) till en dator i fallet med en satellitmottagare av modemtyp.The main input to the receiver 60 is the radio frequency output signal from the antenna 50. This input to the receiver 60 can take place via a single cable with a separately selected signal polarization or several cables with different polarizations. The output signal from the receiver 60 is audio and video signals to a television set, a cathode ray tube, or other audio / video electronics device or a data connection (eg Ethernet) to a computer in the case of a modem type satellite receiver.

Alternativt kan satellitmodemet vara installerat direkt i en persondator eller någon likartad dator. Antingen television eller data från mottagaren 60 kan visas på datordelen i sty- ranordningen 60 såsom har angivits ovan, detta för att spara in på kostnaderna, eller på en separat presentationsenhet. í 71 | 3 .Fx w L; v | . an: ll Den ovan gjorda beskrivningen av uppfinningen har presen- terats i syfte att åskådliggöra och beskriva den. Beskrivning- en är inte avsedd att begränsa uppfinningen till den däri an- givna formen. Följaktligen ligger variationer och modifikatio- ner som är förenliga med de ovan givna anvisningarna och med kunskap om teknikens ståndpunkt inom uppfinningens ram. Utfö- ringsformerna som har beskrivits ovan är avsedda att förklara de bäst kända sätten för att tillämpa uppfinningen och för att möjliggöra för andra fackmän att utnyttja uppfinningen i. de angivna utföringsformerna eller i andra utföringsformer och med skilda. modifikationer som krävs av de aktuella tillämp- ningarna eller användningarna av uppfinningen. Avsikten är att de bifogade patentkraven bör tolkas så, att de inkluderar al- ternativa utföringsformer i den omfattning som medges av tek- nikens ståndpunkt.Alternatively, the satellite modem can be installed directly in a personal computer or similar computer. Either television or data from the receiver 60 can be displayed on the computer part of the control device 60 as indicated above, this to save on costs, or on a separate presentation unit. í 71 | 3 .Fx w L; v | . The above description of the invention has been presented for the purpose of illustrating and describing it. The description is not intended to limit the invention to the form set forth therein. Accordingly, variations and modifications which are consistent with the above teachings and with knowledge of the state of the art are within the scope of the invention. The embodiments described above are intended to explain the best known ways of practicing the invention and to enable others skilled in the art to utilize the invention in the indicated embodiments or in other embodiments and with different embodiments. modifications required by the particular applications or uses of the invention. The intention is that the appended claims should be interpreted as including alternative embodiments to the extent permitted by the state of the art.

Claims

í ﬁ FJ $> 765 ll PATENTKRAV

1. l. System for receiving broadcast satellite transmissions in a vehicle or vehicle which is air-based, land-based resp. sea-based, characterized in that said system comprises an orientation system (30) for determining at least a first orientation of the vehicle or vehicle in three dimensions, a control device (40) in communication with said orientation system (30), wherein said control device (40) is arranged to receive first orientation data corresponding to said first orientation of the vehicle and to receive first position data corresponding to a first position of the vehicle in relation to a predetermined position setting system and wherein said control device (40 ) uses said first orientation data and said first position data to determine first position control data, an electronically orientable antenna (50) arranged to receive said first position control data from said control device (40), said electronically orientable antenna (50) being orientable in accordance with said first position control data for receiving a first live broadcast satellite signal from a first s a satellite having a known position relative to said predetermined positioning system, and a live broadcast satellite receiver (20) arranged to process a first radio frequency signal corresponding to said first live broadcast satellite signal received by said electrically orientable antenna (50) to form a first radio output. , a first video output and a first data output.

A system according to claim 1, characterized in that said electronically orientable antenna (50) comprises a one-dimensionally electronically orientable antenna (50) and that said system further comprises a turntable system on which said one-dimensionally electronically orientable antenna (50) is mounted to (achieve two-dimensional alignment).

System according to claim 2, characterized in that said control device (40) comprises a feedback loop for controlling the rotational orientation of said one-dimensional electron. .g 13 non-alignable antenna (50) on said turntable.

System according to claim 1, characterized in that said electronically orientable antenna (50) comprises one of an antenna (50) with a phased array and an antenna (50) with a plasma grid.

System 1 according to claim 1, characterized in that said electronically orientable antenna (50) is arranged to be electronically aligned in a first and a second dimension.

A live broadcast satellite system according to claim 1, characterized in that said orientation system (30) comprises a first electronic compass and inclination sensor.

A live broadcast satellite system according to claim 1, characterized in that said orientation system (30) comprises a first electromagnetic solid state field sensor and a first fluid field inclination sensor arranged to provide said first orientation data for the vehicle or vehicle.

A live broadcast satellite system according to claim 1, characterized in that said control device (40) comprises an open loop control system arranged to process said first position data, said first position data received from a receiver in a global positioning system j. Communication with said control device (40), said first orientation data from said control device (40), and position and signal characteristic data corresponding to a first satellite for determining said first position control data including at least a first coarse viewing angle position data for aligning said electronically orientable antenna (50). in first and second dimensions towards said first satellite.

A live broadcast satellite system according to claim 8, characterized in that it further comprises a signal locking detector for at least detecting the first time that said first live broadcast satellite signal is lost.

A live broadcast satellite system according to claim 9, characterized in that said control device (40) further comprises a closed loop feedback circuit arranged to control the control of said electronically orientable antenna (50).

11. ll. Direct broadcast satellite system for receiving a first signal from a first live broadcast satellite in a moving vehicle or vehicle as. has a known position in relation to a predetermined position adjustment system, characterized in that said system comprises an orientation system (30) for determining at least a first orientation of the moving vehicle or vehicle in three dimensions, a communication with said orientation system. (30) arranged processor for determining. first position control data. from at least initial orientation data. corresponding to said first. orientation of »the mobile vehicle or vehicle and from the first. position data corresponding to a first position of the mobile vehicle or vehicle in relation to said predetermined position setting system, and an electronically orientable antenna communicating with said processor and arranged to be aligned according to said first position control data, the first the signal from the first direct broadcast satellite can be received by said electronically orientable antenna (50).

12. l2. Direct broadcast satellite system: according to claim 11, characterized in that said processor is arranged to receive a first input signal from a user, said first input signal corresponding to the selection of the first live broadcast satellite.

The direct broadcast satellite system1 according to claim 11, characterized in that said orientation system (30) is arranged to determine a first orientation in true north of the moving vehicle or vehicle from the first magnetic north data, said first orientation having true north is used to determine said first orientation of said moving vehicle or craft.

14. A live broadcast satellite system according to claim 11, characterized in that said processor includes a first memory for storing at least a first orbital position for the cm r '. The first direct broadcast satellite, wherein said first orbital position is used by said processor to determine said first position control data.

The direct broadcast satellite system 1 according to claim 11, characterized in that it comprises a global positioning system receiver in communication with said processor for receiving at least first position information about the moving vehicle or vehicle, said processor using said first position information to determine said first position control data.

A live broadcast satellite system according to claim 11, characterized in that it comprises a live broadcast receiver for processing a first radio frequency signal corresponding to said first live broadcast satellite signal received by said electronically tunable antenna to form the first audio signal of at least one audio signal. , a first video output signal and a first data output signal.