船载卫星天线控制系统

1.一种船载卫星天线控制系统，设置在卫星天线（1）和卫星接收机（2）之间，其特征在于，本控制系统包括主控子系统（3）和联接在主控子系统（3）上的室内子系统（4），所述的主控子系统（3）与卫星天线（1）相联接，所述的室内子系统（4）与卫星接收机（2）相联接，所述的主控子系统（3）包括能为主控子系统（3）提供电源的主控电源管理模块（5），所述的室内子系统（4）包括能为室内子系统（4）和上述的主控电源管理模块（5）提供电源的室内电源管理模块（6）。
2.根据权利要求1所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的主控子系统（3）包括能与室内子系统（4）相联接的主控制器（7），在主控制器（7）上联接有天线姿态管理模块（8）和信号管理模块（9）。
3.根据权利要求2所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的天线姿态管理模块（8）包括联接在主控制器（7）和卫星天线（1）之间的能对卫星天线（1）仰角进行调整的仰角调整模块（81）和能对卫星天线（1）方位角进行调整的方位角调整模块（82），在卫星天线（1）上还设有能实时检测卫星天线（1）的仰角变化和方位角变化并将仰角变化信号和方位角变化信号分别传递给仰角调整模块（81）和方位角调整模块（82）的校正检测器（83），所述的仰角调整模块（81）能根据仰角变化信号对卫星天线（1）的仰角进行实时校正，所述的方位角调整模块（82）能根据方位角变化信号对卫星天线（1）的方位角进行实时校正。
4.根据权利要求2所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的信号管理模块（9）包括LNB电压选择模块（91）、卫星信号解调器（92）、AGC调理电路（93）和高频头（94），所述的LNB电压选择模块（91）联接在主控制器（7）和卫星信号解调器（92）之间并能根据主控制器（7）的控制向卫星信号解调器（92）提供电源且卫星信号解调器（92）能根据主控制器（7）的控制设置频率参数并接收特定频率段的信号强度，所述的高频头（94）联接在卫星信号解调器（92）和卫星天线（1）之间并由卫星信号解调器（92）供电，所述的AGC调理电路（93）联接在主控制器（7）和卫星信号解调器（92）之间并将作为卫星天线（1）姿态调整判断依据的电压信号输入主控制器（7）。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的室内子系统（4）包括信息处理器（41）和电压比较模块（42），所述的信息处理器（41）与主控子系统（3）相联接，所述的电压比较模块（42）联接在卫星接收机（2）和信息处理器（41）之间且电压比较模块（42）能确定卫星接收机（2）当前输出电压并将当前输出电压信息输送至信息处理器（41），所述的信息处理器（41）能将卫星接收机（2）当前输出电压信息传递给主控子系统（3）并接收主控子系统（3）传递过来的卫星天线（1）状态信息。
6.根据权利要求5所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的信息处理器（41）上联接有能指示卫星天线（1）当前工作状态的指示灯（43）；所述的信息处理器（41）具有能够写入需要跟踪的卫星下行频率信息并选择不同的直播卫星进行跟踪的在线调试接口（410）。
7.根据权利要求5所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的室内电源管理模块（6）包括能将外接的交流电压转换成所需的直流电压输出的交流输入处理单元（61）和能将外接的直流电压转换成所需的直流电压输出的直流输入处理单元（62）。
8.根据权利要求3所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的仰角调整模块（81）和卫星天线（1）之间还联接有用于限制卫星天线（1）仰角旋转幅度的行程控制开关（84）。
9.根据权利要求8所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的仰角调整模块（81）包括依次串联的仰角控制器（81a）、仰角驱动电路（81b）和仰角调整电机（81c），所述的仰角控制器（81a）联接在主控制器（7）上且能接收主控制器（7）的仰角调整信号，所述的仰角调整电机（81c）联接在卫星天线（1）上；所述的方位角调整模块（82）包括依次串联的方位角控制器（82a）、方位角驱动电路（82b）和方位角调整电机（82c），所述的方位角控制器（82a）联接在主控制器（7）上且能接收主控制器（7）的方位角调整信号，所述的方位角调整电机（82c）联接在卫星天线（1）上。
10.根据权利要求9所述的船载卫星天线控制系统，其特征在于，所述的校正检测器（83）为陀螺仪；所述的仰角调整电机（81c）和方位角调整电机（82c）均为步进电机。

船载卫星天线控制系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于通讯技术领域，尤其是涉及一种船载卫星天线控制系统。\n背景技术\n[0002] 卫星天线接收微弱的卫星信号并将卫星信号反射至碟型天线中的低噪声降频放大器。低噪声降频放大器将此集中的信号放大至数十万倍后，再利用振荡电路将高频卫星信号转换至中频。此中频信号为一个调变信号，再经机顶盒解调复原成影音信号后，即可输入电视使用。\n[0003] 现有技术中的卫星天线通常采用接收机供电，然而由于移动载体的卫星天线必须通过电机实时调整天线仰角和方位角，系统耗电量相对较大，接收机供电已经不能满足功率要求，需要单独的供电系统。另一方面，由于卫星天线需接收卫星发射的微波信号，而碟型天线是一种高指向性的卫星接收天线，由于其接收特性需要在碟型天线正中央对准于远距离的卫星(约三万六千公里)，所以碟型天线的指向方位需要很高的精准度。因此，为了提高碟型天线能够有效地接收卫星微波信号，具有可调整仰角及方位角的机构设计为不可或缺的条件。特别是将卫星天线运用于船舶、车辆等可移动环境时，仰角及方位角的调整显得尤为重要。现有技术的卫星天线用于船舶上时普遍存在的跟踪性能不稳定、遇风浪易丢失信号的弊端。\n[0004] 为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统[申请号：200810025575.3]，由嵌入式天线控制器、姿态传感器、高频信号处理器、GPS接收机、方位一体化驱动与控制电机、俯仰一体化驱动与控制电机、横滚一体化驱动与控制电机、机械传动装置及卫星通信天线组成。该方案采用设计的一体化驱动与控制电机，输出轴可直接驱动天线。系统各主要部件及用户操作终端之间通过现场总线方式进行连接。该方案虽然实现自动调整，但是调整精度不高，且数据处理速度慢，从而导致天线调整的反应滞后。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，工作稳定性好，具备独立供电能力，特别适用于移动载体的船载卫星天线控制系统。\n[0006] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本船载卫星天线控制系统，设置在卫星天线和卫星接收机之间，其特征在于，本控制系统包括主控子系统和联接在主控子系统上的室内子系统，所述的主控子系统与卫星天线相联接，所述的室内子系统与卫星接收机相联接，所述的主控子系统包括能为主控子系统提供电源的主控电源管理模块，所述的室内子系统包括能为室内子系统和上述的主控电源管理模块提供电源的室内电源管理模块。\n[0007] 室内子系统为本控制系统提供电力支持，主控子系统自动跟踪卫星，并接收直播电视信号。由于本控制系统应用于船舶，因此在工作时需要实时调整卫星天线仰角和方位角，系统耗电量相对较大，通过室内子系统实现了具备单独的供电系统，因此无需通过卫星接收机供电即可完全满足能量供给。\n[0008] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的主控子系统包括能与室内子系统相联接的主控制器，在主控制器上联接有天线姿态管理模块和信号管理模块。\n[0009] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的天线姿态管理模块包括联接在主控制器和卫星天线之间的能对卫星天线仰角进行调整的仰角调整模块和能对卫星天线方位角进行调整的方位角调整模块，在卫星天线上还设有能实时检测卫星天线的仰角变化和方位角变化并将仰角变化信号和方位角变化信号分别传递给仰角调整模块和方位角调整模块的校正检测器，所述的仰角调整模块能根据仰角变化信号对卫星天线的仰角进行实时校正，所述的方位角调整模块能根据方位角变化信号对卫星天线的方位角进行实时校正。\n[0010] 由于设置了校正检测器，能够及时掌握卫星天线因颠簸、风力、晃动等外界环境原因造成的角度变化，从而及时对其作出调整，使卫星天线旋转一定角度，补偿由外界环境引起的卫星天线角度变化，从而使卫星天线姿态摆脱外界环境的干扰，只接受主控制器的角度调整命令。\n[0011] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的信号管理模块包括LNB电压选择模块、卫星信号解调器、AGC调理电路和高频头，所述的LNB电压选择模块联接在主控制器和卫星信号解调器之间并能根据主控制器的控制向卫星信号解调器提供电源且卫星信号解调器能根据主控制器的控制设置频率参数并接收特定频率段的信号强度，所述的高频头联接在卫星信号解调器和卫星天线之间并由卫星信号解调器供电，所述的AGC调理电路联接在主控制器和卫星信号解调器之间并将作为卫星天线姿态调整判断依据的电压信号输入主控制器。\n[0012] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的室内子系统包括信息处理器和电压比较模块，所述的信息处理器与主控子系统相联接，所述的电压比较模块联接在卫星接收机和信息处理器之间且电压比较模块能确定卫星接收机当前输出电压并将当前输出电压信息输送至信息处理器，所述的信息处理器能将卫星接收机当前输出电压信息传递给主控子系统并接收主控子系统传递过来的卫星天线状态信息。\n[0013] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的信息处理器上联接有能指示卫星天线当前工作状态的指示灯；所述的信息处理器具有能够写入需要跟踪的卫星下行频率信息并选择不同的直播卫星进行跟踪的在线调试接口。\n[0014] 通过指示灯便于操作者了解卫星天线当前的工作状态，并可依此判断故障发生原因，快速对卫星天线进行调整。通过在线调试接口可以设置接收不同频段的信号，从而达到识别、跟踪不同卫星的目的，使用起来灵活方便。\n[0015] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的室内电源管理模块包括能将外接的交流电压转换成所需的直流电压输出的交流输入处理单元和能将外接的直流电压转换成所需的直流电压输出的直流输入处理单元。船舶上的电力供应主要有220V交流和24V直流两种方式，室内电压管理模块也设计了90V-250V交流输入和10V-30V直流输入两种方案，因此使用起来非常方便。\n[0016] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的仰角调整模块和卫星天线之间还联接有用于限制卫星天线仰角旋转幅度的行程控制开关。行程控制开关起到限制卫星天线仰角旋转幅度的作用，使卫星天线的仰角在0°-90°变化。\n[0017] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的仰角调整模块包括依次串联的仰角控制器、仰角驱动电路和仰角调整电机，所述的仰角控制器联接在主控制器上且能接收主控制器的仰角调整信号，所述的仰角调整电机联接在卫星天线上；所述的方位角调整模块包括依次串联的方位角控制器、方位角驱动电路和方位角调整电机，所述的方位角控制器联接在主控制器上且能接收主控制器的方位角调整信号，所述的方位角调整电机联接在卫星天线上。\n[0018] 在上述的船载卫星天线控制系统中，所述的校正检测器为陀螺仪；所述的仰角调整电机和方位角调整电机均为步进电机。陀螺仪采用高精度光纤微型陀螺仪，固定在卫星天线上实时感应卫星天线的仰角和方位角变化。此外，采用步进电机有利于提高控制精度。\n[0019] 与现有的技术相比，本船载卫星天线控制系统的优点在于：1、具有独立的供电系统，保障因频繁调整卫星天线所需电源供应，同时能够与卫星接收机正常兼容。2、能够在船舶行驶的过程中自动寻找卫星，并实时锁定卫星方位，快速稳定地跟踪卫星。3、能够通过室内子系统上的指示灯显示卫星天线当前的工作状态，室内子系统和主控子系统能够互传信息，便于操作者了解卫星天线当前的工作状态，并可依此判断故障发生原因，快速对卫星天线进行调整。4、能够方便地设置卫星解调器接收不同频段的信号，从而达到识别、跟踪不同卫星的目的。\n附图说明\n[0020] 图1是本发明提供的结构简图。\n[0021] 图2是本发明提供的室内子系统结构框图。\n[0022] 图3是本发明提供的主控子系统结构框图。\n[0023] 图中，卫星天线1、天线F头100、卫星接收机2、接收机F头20、主控子系统3、主控板接口30、室内子系统4、信息处理器41、在线调试接口410、电压比较模块42、指示灯43、主控电源管理模块5、室内电源管理模块6、开关60、交流输入处理单元61、直流输入处理单元62、主控制器7、天线姿态管理模块8、仰角调整模块81、仰角控制器81a、仰角驱动电路\n81b、仰角调整电机81c、方位角调整模块82、方位角控制器82a、方位角驱动电路82b、方位角调整电机82c、校正检测器83、行程控制开关84、信号管理模块9、LNB电压选择模块91、卫星信号解调器92、AGC调理电路93、高频头94、USART通信电路10。\n具体实施方式\n[0024] 如图1所示，本船载卫星天线控制系统设置在卫星天线1和卫星接收机2之间包括主控子系统3和联接在主控子系统3上的室内子系统4。主控子系统3与卫星天线2相联接，室内子系统4与卫星接收机2相联接，主控子系统3包括能为主控子系统3提供电源的主控电源管理模块5，室内子系统4包括能为室内子系统4和主控电源管理模块5提供电源的室内电源管理模块6。室内子系统4为本控制系统提供电力支持，主控子系统7自动跟踪卫星，并接收直播电视信号。由于本控制系统应用于船舶，因此在工作时需要实时调整卫星天线仰角和方位角，系统耗电量相对较大，通过室内子系统4实现了具备单独的供电系统，因此无需通过卫星接收机2供电即可完全满足能量供给。本发明中室内子系统4与主控子系统7通过同轴电缆相连。室内电源管理模块6将外部输入电压转换为18V和3.3V输出，其中18V电压直接给主控子系统7供电，3.3V给室内子系统4供电。主控电源管理模块5以室内电源管理模块6传来的18V直流电压作为输入，同时输出18V、13V、5V、3.3V和2.5V直流电压。\n[0025] 如图2所示，室内子系统4包括信息处理器41和电压比较模块42。信息处理器41与主控子系统3相联接，电压比较模块42联接在卫星接收机2和信息处理器41之间。电压比较模块42能确定卫星接收机2当前输出电压并将当前输出电压信息输送至信息处理器41，信息处理器41能将卫星接收机2当前输出电压信息传递给主控子系统3并接收主控子系统3传递过来的卫星天线1状态信息。更具体地说，电压比较模块42通过同轴电缆与卫星接收机2相连，通过比较可以确定卫星接收机2当前的输出电压是13V或者18V，并将比较结果传输传给信息处理器41。\n[0026] 信息处理器41上联接有能指示卫星天线1当前工作状态的指示灯43。信息处理器41具有能够写入需要跟踪的卫星下行频率信息并选择不同的直播卫星进行跟踪的在线调试接口410。考虑到船舶上的电力供应主要有220V交流和24V直流两种方式，室内电源管理模块6包括能将外接的220V交流电压转换成所需的直流电压输出的交流输入处理单元61和能将外接的18V-24V直流电压转换成所需的直流电压输出的直流输入处理单元62。\n在室内电源管理模块6的输入端还连接有开关60。信息处理器41与主控子系统7之间使用USART通信电路10通信，USART通信电路10保证信号能够传输较长的距离。\n[0027] 如图3所示，主控子系统3包括能与室内子系统4相联接的主控制器7，在主控制器7上联接有天线姿态管理模块8和信号管理模块9。天线姿态管理模块8包括联接在主控制器7和卫星天线1之间的能对卫星天线1仰角进行调整的仰角调整模块81和能对卫星天线1方位角进行调整的方位角调整模块82。在卫星天线1上还设有能实时检测卫星天线\n1的仰角变化和方位角变化并将仰角变化信号和方位角变化信号分别传递给仰角调整模块\n81和方位角调整模块82的校正检测器83。仰角调整模块81能根据仰角变化信号对卫星天线1的仰角进行实时校正，方位角调整模块82能根据方位角变化信号对卫星天线1的方位角进行实时校正。校正检测器43为陀螺仪，且陀螺仪采用高精度光纤微型陀螺仪，它固定在卫星天线1上实时感应卫星天线1的仰角和方位角变化，并将角度变化信息分别传输给仰角调整模块81和方位角调整模块82，仰角调整模块81和方位角调整模块82分别依据此角度变化信息，进行独立的角度调整控制，及时旋转一定角度，补偿由外界环境引起卫星天线1角度变化，从而使卫星天线1姿态摆脱外界环境的干扰，只接受主控制器7的角度调整命令。\n[0028] 仰角调整模块81和卫星天线1之间还联接有用于限制卫星天线1仰角旋转幅度的行程控制开关84。行程控制开关84起到限制卫星天线1仰角旋转幅度的作用，使卫星天线1的仰角在0°-90°变化。\n[0029] 这里的仰角调整模块81包括依次串联的仰角控制器81a、仰角驱动电路81b和仰角调整电机81c。仰角控制器81a联接在主控制器7上且能接收主控制器7的仰角调整信号，仰角调整电机81a联接在卫星天线1上。这里的方位角调整模块82包括依次串联的方位角控制器82a、方位角驱动电路82b和方位角调整电机82c。方位角控制器82a联接在主控制器7上且能接收主控制器7的方位角调整信号，方位角调整电机82c联接在卫星天线\n1上。仰角调整电机81c和方位角调整电机82c均为步进电机。\n[0030] 信号管理模块9包括LNB电压选择模块91、卫星信号解调器92、AGC调理电路93和高频头94。LNB电压选择模块91联接在主控制器7和卫星信号解调器92之间并能根据主控制器7的控制向卫星信号解调器92提供电源，且卫星信号解调器92能根据主控制器\n7的控制设置频率参数并接收特定频率段的信号强度。LNB电压选择模块91直接接受主控制器7的控制，输出18V或者13V电压给卫星信号解调器92。高频头94联接在卫星信号解调器92和卫星天线1之间并由卫星信号解调器92供电。AGC调理电路93联接在主控制器\n7和卫星信号解调器92之间，AGC信号经过信号调理，变成平均值和峰值一定的电压信号直接输入主控制器7，该电压信号将作为卫星天线姿态调整判断依据。这里的LNB电压选择模块91、仰角调整模块81、方位角调整模块82直接使用18V电压，卫星信号解调器92使用\n13V(或18V)、3.3V、2.5V电压，其他部分使用5V电压。\n[0031] 本实施例中，主控制器7通过主控子系统3的USART通信电路10与主控板接口30相联接，卫星信号解调器92联接在主控板接口30上。主控电源管理模块5联接在主控板接口30上。在室内子系统4的USART通信电路10上联接有天线F头100。电压比较模块\n42上联接有接收机F头20，接收机F头20联接在卫星接收机2上。上述的天线F头100与接收机F头20相联接且在天线F头100与接收机F头20之间设有能使高频信号通过并阻挡直流的电阻。信息处理器41采用ATMEGA8L芯片，主控制器7采用PIC18F2520芯片，仰角控制器81a和方位角控制器82a采用PIC16F876A芯片，仰角驱动电路81b和方位角驱动电路82b采用SLA7062M芯片，LNB电压选择模块91采用A8282SLB芯片，卫星信号解调器92采用SHARP BS2F7HZ7395模块。\n[0032] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。\n[0033] 尽管本文较多地使用了较多的术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。