一种移动卫星天线检测与控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种移动卫星天线检测与控制系统，包括设置于卫星通讯接收端的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器，三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器均依次通过多路转换开关、A/D转换器后连接至DSP控制器，DSP控制器又与电机驱动器连接，电机驱动器的输出端分为两路，一路与航向电机连接后连接至二自由度天线体，航向电机用于控制二自由度天线体的方位旋转，另一路与俯仰电机连接后也连接至二自由度天线体，俯仰电机用于控制二自由度天线体的俯仰角，航向电机和俯仰电机还分别又与DSP控制器反控制连接，本实用新型专利技术解决了现有技术中存在的移动卫星通讯接收系统安装成本高、空间局限大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于卫星通信和自动控制
，具体涉及一种移动卫星天线检测与控制系统。
技术介绍
随着卫星通信技术和自动控制技术的不断发展，在运动中实现与卫星实时数据交换将会变得越来越普遍。在信息时代的今天，人们迫切需要在旅途中能够及时了解到新闻时事，观看到现场直播的体育赛事和其它电视节目，移动卫星通讯接收系统就能够满足人们的这一愿望。目前在国内外，移动卫星接收系统主要应用于军事通信领域。由于采用了大型天线、惯性导航系统、复杂的天线稳定平台等先进技术，导致整个系统体积庞大、价格昂贵，无法在民用领域普及应用。近年来，国内正在加快研究发展专用于广播电视服务的大功率直播卫星技术(DBS)，相应的卫星也将于近期发射。经过技术分析论证得知，接收该大功率直播卫星信号的天线口径可以小到30～50cm，波束宽度也相应的增加。这对研制开发实用的小型化、低价格的普及型移动卫星通讯接收系统提供了有利的信息服务平台。对于高性价比的移动卫星通信系统，国内市场有强烈的需求，比较突出的如：大型轮船的移动电视接收、豪华客车的移动电视接收、铁道部数字化列车规划中客车的移动卫星通信、电视接收、网络接入系统等。历届奥运会上的一些运动员反映，在从宾馆到比赛场馆路途的大巴上，看不到当时的体育比赛实况，深感遗憾。目前一些新闻采访车都还在使用固定方式转播节目，特别不适宜战地记者实况采访、实况转播，如果有了移动接收卫星通讯的天线跟踪系统，只需增加收发双工器，就能实现实时采访、实时转播，增加新闻的时效性和真实感。现在的客车上都还没有配置移动卫星通讯接收系统，只能观看光碟，由于成本和安装空间等原因，在火车上也未普及应用移动卫星通讯接收系统，仅能在少量软卧车厢观看录像。如果能以较低成本开发出实用的小型化移动卫星通讯接收系统，将有很大的市场需求。每天乘坐火车、汽车、轮船的人非常多，如果本系统能在交通工具上安装使用，不仅服务上了档次，对乘客是一件很大的好事，而且给交通运输业也带来了经济效益。因此，移动卫星通讯接收系统研制开发项目的市场前景广阔。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种移动卫星天线检测与控制系统，解决了现有技术中存在的移动卫星通讯接收系统安装成本高、空间局限大的问题。本技术所采用的技术方案是，一种移动卫星天线检测与控制系统，其特征在于，包括设置于卫星通讯接收端的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器，三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器均依次通过多路转换开关、A/D转换器后连接至DSP控制器，DSP控制器又与电机驱动器连接，电机驱动器的输出端分为两路，一路与航向电机连接后连接至二自由度天线体，航向电机用于控制二自由度天线体的方位旋转，另一路与俯仰电机连接后也连接至二自由度天线体，俯仰电机用于控制二自由度天线体的俯仰角，航向电机和俯仰电机还分别又与DSP控制器反控制连接。本技术的特点还在于，DSP控制器的输入端还与设置于卫星通讯接收端的北斗接收机连接。DSP控制器内还设置有卡尔曼滤波模块。本技术的有益效果是，移动卫星天线检测与控制系统，通过三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器依靠自身的测量参数实时解算出运载体的航向角、俯仰角、横滚角，然后利用卡尔曼滤波器修正各参数信息，同时系统也输出运载体的经纬度、高度、空速和三维角速率、三维线加速度，最后由DSP控制器结合天线体在载体坐标系的航向角和俯仰角单元，发出控制指令给驱动系统，进而带动电机转动使二自由度天线体指向控制角度。附图说明图1是本技术一种移动卫星天线检测与控制系统的结构示意图；图2是本技术一种移动卫星天线检测与控制系统中PID函数框图。图中，1.三轴陀螺仪，2.三轴加速度计，3.三轴地磁传感器，4.北斗接收机，5.多路转换开关，6.A/D转换器，7.卡尔曼滤波模块，8.DSP控制器，9.电机驱动器，10.航向电机，11.俯仰电机，12.二自由度天线体。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种移动卫星天线检测与控制系统，结构如图1所示，包括设置于卫星通讯接收端的三轴陀螺仪1、三轴加速度计2、三轴地磁传感器3，三轴陀螺仪1、三轴加速度计2、三轴地磁传感器3均依次通过多路转换开关5、A/D转换器6后连接至DSP控制器8，DSP控制器8又与电机驱动器9连接，电机驱动器9的输出端分为两路，一路与航向电机10连接后连接至二自由度天线体12，航向电机10用于控制二自由度天线体12的方位旋转，另一路与俯仰电机11连接后也连接至二自由度天线体12，俯仰电机11用于控制二自由度天线体12的俯仰角，航向电机10和俯仰电机11还分别又与DSP控制器8反控制连接，DSP控制器8的输入端还与设置于卫星通讯接收端的北斗接收机4连接，DSP控制器8内还设置有卡尔曼滤波模块7。本技术一种移动卫星天线检测与控制系统，首先，系统采用微机电系统(MicroElectro-MechanicalSystems，MEMS)技术的三轴陀螺仪1、三轴加速度计2、三轴地磁传感器3，完全依靠自身的测量参数实时解算出运载体的航向角、俯仰角、横滚角，在北斗信号的辅助下利用卡尔曼滤波器7修正航向角、俯仰角、横滚角和陀螺、加速度，同时系统也输出运载体的经纬度、高度、空速和三维角速率、三维线加速度；其次利用导航参数，计算出载体所携带的天线此时收卫星信号所需要的航向角与俯仰角；最后由DSP控制器8结合天线体在载体坐标系的航向角和俯仰角单元，发出控制指令给电机驱动器9，电机驱动器9带动航向电机10和俯仰电机11转动，使二自由度天线体12指向控制角度。其中，1)、电机控制算法具体如下：根据MEMS技术捷联惯导系统给出的姿态信息、结合电机自身的编码器值，解算出电机的控制量，采用PID控制算法控制电机，PID函数框图如图2所示，图2中，r(t)是目标值，y(t)是系统的实际输出值，目标值与实际输出值构成控制偏差e(t)，其中，e(t)＝r(t)-y(t)，e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制器的输出和被控对象的输入。PID的基本传递函数为:u(t)＝kp*e(t)+ki*[e(1)+e(2)+....+e(t)]+kd*[e(t)-e(t-1)]；(1)其中e(t)＝r(t)-y(t)；Kp为比例项系数；Ki为积分项系数；Kd为微分项系数；e(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动卫星天线检测与控制系统，其特征在于，包括设置于卫星通讯接收端的三轴陀螺仪(1)、三轴加速度计(2)、三轴地磁传感器(3)，所述三轴陀螺仪(1)、三轴加速度计(2)、三轴地磁传感器(3)均依次通过多路转换开关(5)、A/D转换器(6)后连接至DSP控制器(8)，所述DSP控制器(8)又与电机驱动器(9)连接，电机驱动器(9)的输出端分为两路，一路与航向电机(10)连接后连接至二自由度天线体(12)，所述航向电机(10)用于控制二自由度天线体(12)的方位旋转，另一路与俯仰电机(11)连接后也连接至二自由度天线体(12)，所述俯仰电机(11)用于控制二自由度天线体(12)的俯仰角，所述航向电机(10)和俯仰电机(11)还分别又与DSP控制器(8)反控制连接。

【技术特征摘要】
1.一种移动卫星天线检测与控制系统，其特征在于，包括设置于卫星通
讯接收端的三轴陀螺仪(1)、三轴加速度计(2)、三轴地磁传感器(3)，所
述三轴陀螺仪(1)、三轴加速度计(2)、三轴地磁传感器(3)均依次通过
多路转换开关(5)、A/D转换器(6)后连接至DSP控制器(8)，所述DSP
控制器(8)又与电机驱动器(9)连接，电机驱动器(9)的输出端分为两
路，一路与航向电机(10)连接后连接至二自由度天线体(12)，所述航向
电机(10)用于控制二自由度天线体(12)的方位旋转，另一路与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永连，邢显国，吴捷，
申请(专利权)人：陕西瑞特测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61