卫星天线控制系统及寻星方法

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卫星天线控制系统及寻星方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及卫星天线技术领域，特别涉及一种卫星天线控制系统及寻星方法。\n背景技术\n[0002] 目前，在自动寻星的卫星天线系统中，通常以工作卫星的信标信号或数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）信号作为参考跟踪信号，信标接收机或DVB接收机输出一个与信标信号或DVB信号强度成比例的直流电平，天线控制系统控制天线进行方位和俯仰的调整，使该直流电平最大，从而最终对准工作卫星。由于卫星信标信号弱，带宽窄，不易捕捉，易受干扰导致误跟；使用DVB方式跟踪存在两个问题，一是工作卫星上的DVB信号不稳定，二是有的工作卫星上没有DVB信号。这些问题导致天线无法正常寻星。\n发明内容\n[0003] （一）要解决的技术问题\n[0004] 本发明要解决的技术问题是如何提高卫星天线寻星的准确性和可靠性，并提高卫星天线寻星的速度。\n[0005] （二）技术方案\n[0006] 为此，本发明提供了一种卫星天线控制系统，包括卫星天线（1），与所述卫星天线（1）相连接的低噪声下变频器（2），与所述低噪声下变频器（2）相连接的耦合器（3），与所述耦合器（3）相连接的接收机（4），与所述接收机（4）相连接的A/D转换模块（5），与所述A/D转换模块（5）相连接的天线控制器（6），与所述天线控制器（6）分别相连接的倾斜仪（8）、全球定位系统GPS接收机（9）和极化传感器（10），所述天线控制器（6）用于判断所述卫星天线是否正确对准工作卫星，否，则调用基准卫星的跟踪参数，并控制所述卫星天线跟踪基准卫星；当所述卫星天线准确对准基准卫星，根据所述基准卫星的经度、工作卫星的经度以及卫星天线所在地的经纬度，计算所述工作卫星与基准卫星之间的角度参数差值，并根据计算结果控制所述卫星天线运动至工作卫星。\n[0007] 其中，所述接收机（4）包括信标接收机（41）和数字视频广播（DVB）接收机（42），分别对所述耦合器（3）耦合出的两路信号进行处理得到信标直流电平和DVB直流电平，并发送至所述A/D转换模块（5）。\n[0008] 所述A/D转换模块（5）用于对接收到的所述信标直流电平和DVB直流电平进行模数转换，得到数字化的信标直流电平和数字化的DVB直流电平并发送至所述天线控制器（6）。\n[0009] 所述天线控制器（6）还用于根据设定的规则从所述数字化的信标直流电平和数字化的DVB直流电平中选择一路直流电平作为寻星参考信号。\n[0010] 所述天线控制器（6）用于判断所述卫星天线是否正确对准工作卫星具体为：所述天线控制器（6）用于判断选择的直流电平是否大于设定的门限值。\n[0011] 本发明还提供了一种卫星天线智能寻星方法，包括：\n[0012] 步骤10、判断所述卫星天线是否正确对准工作卫星，否，则调用基准卫星的跟踪参数，并控制所述卫星天线跟踪基准卫星；\n[0013] 步骤20、当所述卫星天线准确对准基准卫星，根据所述基准卫星的经度、工作卫星的经度以及卫星天线所在地的经纬度，计算所述工作卫星与基准卫星之间的角度参数差值，并根据计算结果控制所述卫星天线运动至工作卫星。\n[0014] 所述步骤10之前还包括：\n[0015] 所述卫星天线在自动寻星过程中，将接收到的卫星信号发送至低噪声下变频器进行放大，放大后的所述卫星信号经耦合器耦合出两路信号分别发送至信标接收机和DVB接收机；所述信标接收机和DVB接收机分别对接收到的信号进行处理，并分别输出直流电平至A/D转换模块进行模数转换；天线控制器选择其中一路直流电平作为寻星参考信号。\n[0016] 判断所述卫星天线是否正确对准工作卫星具体包括：判断选择的所述直流电平是否大于设定的门限值。\n[0017] 所述步骤10之前还包括：\n[0018] 读取卫星天线的俯仰数据、地理经纬度以及存储的工作卫星跟踪参数，根据所述俯仰数据和地理经纬度确定卫星天线所在的位置和天线座的姿态；根据所述地理经纬度计算理论极化角、工作卫星所在的理论方位和理论俯仰角；根据计算结果控制所述卫星天线的极化角与工作卫星波束的极化角匹配，将所述卫星天线的俯仰角调整到理论俯仰角，使所述卫星天线运动到理论方位角处进行自动寻星搜索；读取存储的信标跟踪参数和DVB跟踪参数，将所述信标接收机的接收频率设定为所述信标跟踪参数，将所述DVB接收机的接收频率设定为DVB跟踪参数。\n[0019] 所述角度参数包括：方位角、俯仰角以及极化角。\n[0020] （三）有益效果\n[0021] 本发明提供的技术方案具有如下优点：通过设置信标接收机和DVB接收机，提高了天线寻星的可靠性；通过设置基准卫星，并存储基准卫星的跟踪参数，减少了天线的误跟率，减小了工作人员的劳动强度，提高了天线寻星的准确性和寻星速度。\n附图说明\n[0022] 图1是本发明实施例的卫星天线智能控制系统结构示意图；\n[0023] 图2是本发明卫星天线寻星方法实施例一流程图；\n[0024] 图3是本发明卫星天线寻星方法实施例二流程图。\n[0025] 其中，1：卫星天线；2：低噪声下变频器；3：耦合器；4：接收机；41：信标接收机；\n42：DVB接收机；5：A/D转换模块；6：天线控制器；7：天线伺服装置；8：倾斜仪；9：GPS接收机；10：极化传感器。\n具体实施方式\n[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。\n[0027] 如图1所示，为本发明实施例的卫星天线控制系统结构示意图，本实施例包括：卫星天线1，与卫星天线1相连接的低噪声下变频器（Low Noise Block，LNB）2，与LNB2相连接的耦合器3，与耦合器3相连接的接收机4，与接收机4相连接的A/D转换模块5，与A/D转换模块5相连接的天线控制器6，天线控制器6通过天线伺服装置7与卫星天线1相连接，天线控制器6还分别与倾斜仪8、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）接收机9和极化传感器10相连接。\n[0028] 其中接收机4包括信标接收机41和DVB接收机42；天线控制器6存储有工作卫星的信标跟踪参数的DVB跟踪参数，还存储有基准卫星的跟踪参数；信标接收机41的接收频率设置为信标跟踪参数，DVB接收机42的接收频率设置为DVB跟踪参数。\n[0029] 天线伺服装置7包括方位电机，俯仰电机和极化电机。极化传感器10用于向天线控制器6反馈极化角的实际工作角度。\n[0030] 在卫星天线寻星过程中，一旦接收到卫星信号，卫星天线就将接收到的卫星信号发送给LNB2进行放大并将放大后的卫星信号发送给耦合器3，耦合器3将放大后的卫星信号耦合出两路信号，分别发送至信标接收机41和DVB接收机42；信标接收机41和DVB接收机42对接收到的信号进行检波、滤波和放大处理，然后分别输出信标直流（Automatic Gain Control）电平和DVB直流电平至A/D转换模块5，A/D转换模块5将两路直流电平进行模数转换后，得到数字化的信标直流电平和DVB直流电平，并发送至天线控制器6；天线控制器根据设定的基准选择一路直流电平的数字信号作为寻星参考信号，比如当信标接收机41发出的直流电平比较强且比较稳定时选择信标接收机41发出的直流电平；当DVB接收机\n42发出的直流电平比较强且比较稳定时选择DVB接收机42发出的直流电平；根据选择的直流电平为天线伺服装置7的伺服控制提供信号电平指示。天线控制器6还判断选择的直流电平是否大于设定的门限值，若大于设定的门限值，则说明卫星天线能够对准工作卫星；\n卫星天线对该直流电平的值进行调整，直至该直流电平值最大，此时卫星天线对星最准确，此后卫星天线指向始终对准工作卫星，保持最佳的接收性能；若选择的直流电平小于设定的门限值，则说明卫星天线不能够对准工作卫星；这时天线控制器6自动调用基准卫星的跟踪参数，并控制卫星天线跟踪基准卫星；当卫星天线采取上述对星策略准确对准基准卫星后，天线控制器6根据基准卫星的位置参数、工作卫星的位置参数、卫星天线所在地的地理位置信息，计算出工作卫星与基准卫星之间的方位、俯仰角和极化角的相对差值；然后天线控制器6根据计算得到的差值，驱动天线伺服装置7控制卫星天线运动到工作卫星。\n[0031] 如图2所示，为本发明卫星天线寻星方法实施例一流程图，本方法包括以下步骤：\n[0032] 步骤10、当卫星天线进入步进跟踪状态后，判断卫星天线是否正确对准工作卫星，否，则调用基准卫星的跟踪参数，并控制卫星天线跟踪基准卫星；\n[0033] 步骤20、当卫星天线准确对准基准卫星，根据基准卫星的经度、工作卫星的经度以及卫星天线所在地的经纬度，计算工作卫星与基准卫星之间的角度参数差值，并根据计算结果控制卫星天线运动至工作卫星。\n[0034] 如图3所示，为本发明卫星天线寻星方法实施例二流程图，本实施例包括以下步骤：\n[0035] 步骤10’、天线初始化的步骤：\n[0036] 天线控制器读取存储的工作卫星跟踪参数，包括信标跟踪参数和DVB跟踪参数，从倾斜仪读取卫星天线的初始俯仰数据，从GPS接收机读取地球站的地理经纬度，根据俯仰数据和地理经纬度确定天线所在位置和天线座的姿态；根据地理经纬度计算出工作卫星的理论极化角，工作卫星所在的理论方位和理论俯仰角，根据计算结果控制极化电机使卫星天线的极化角与工作卫星波束的极化角匹配，根据计算出的工作卫星理论方位和理论俯仰角，驱动方位电机和俯仰电机，把卫星天线的俯仰角转动到理论俯仰角，然后使卫星天线运动到理论方位角处，开始寻星搜索；\n[0037] 步骤20’：寻星搜索的步骤：\n[0038] 采用开环搜索与闭环跟踪相结合的策略，首先把信标接收机的接收频率设定为信标跟踪参数，把DVB接收机的接收频率设定为DVB跟踪参数；在搜索过程中，卫星天线一旦收到卫星信号，就将卫星信号发送给LNB进行放大，放大后的卫星信号由耦合器耦合出两路信号，分别送到信标接收机和DVB接收机；信标接收机和DVB接收机对接收到的信号进行检波、滤波和放大处理，然后分别输出信标直流电平和DVB直流电平并发送至A/D转换模块，A/D转换模块将接收到的直流电平转换为数字信号后发送至天线控制器；天线控制器根据设定的基准选择一路直流电平信号，为天线伺服装置的伺服控制提供信号电平指示；\n[0039] 一般情况下，当信标信号比较好比较稳定时，选择信标接收机发出的直流电平；当DVB信号比较好比较稳定时，选择DVB接收机发出的直流电平；\n[0040] 步骤30’：卫星天线跟踪的步骤：\n[0041] 卫星天线进入步进跟踪状态，天线控制器判断选择的直流电平是否大于设定的门限值，若大于设定的门限值，则说明卫星天线能够对准工作卫星，执行步骤31’；若直流电平小于设定的门限值，则说明卫星天线不能够对准工作卫星，执行步骤40’；\n[0042] 步骤31’、卫星天线对该直流电平的值进行调整，直至该直流电平值最大，此时卫星天线对星最准确，此后卫星天线指向始终对准工作卫星，保持最佳的接收性能；\n[0043] 步骤40’：跟踪基准卫星的步骤：\n[0044] 天线控制器自动调用基准卫星的跟踪参数，并控制卫星天线跟踪基准卫星；\n[0045] 其中基准卫星为具有稳定可靠信标信号及DVB信号的卫星。\n[0046] 步骤50’：计算基准卫星与工作卫星的相对位置关系的步骤：\n[0047] 当卫星天线采取上述对星策略准确对准基准卫星后，天线控制器根据基准卫星的经度、工作卫星的经度、卫星天线所在地的经纬度，计算出工作卫星与基准卫星之间的角度参数的相对差值；该角度参数包括方位角、俯仰角和极化角；\n[0048] 步骤60’：跟踪工作卫星的步骤：\n[0049] 天线控制器根据步骤50’计算得到的差值，驱动天线伺服装置控制卫星天线运动到工作卫星。\n[0050] 本发明提供的技术方案具有如下优点：通过设置信标接收机和DVB接收机，提高了天线寻星的可靠性；通过设置基准卫星，并存储基准卫星的跟踪参数，减少了天线的误跟率，减小了工作人员的劳动强度，提高了天线寻星的准确性和寻星速度。\n[0051] 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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。