对运动中的卫星天线进行实时对星的装置及应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，包括：卫星天线；与所述卫星天线连接的支撑驱动单元，其包括支撑组件，以及设置在其上的可对卫星天线的空间方位进行适应性调整的驱动组件；实时跟踪控制单元，其包括一微控制器MCU，以及分别与其通信连接，以对卫星天线当前的姿态数据、地理位置数据和卫星的信标数据进行获取的惯性测量模块IMU，GPS和/或BD定位模块和信标接收模块；其中，所述IMU中还包括一获取实时温度以根据实时温度状态对姿态数据进行补偿的温度计，所述MCU通信连接至驱动组件。本发明专利技术提供一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜的效果。

Device and method for real time satellite to satellite motion

The invention discloses a satellite antenna on the movement of the device, including: real-time satellite satellite antenna; drive unit is connected with the satellite antenna, which comprises a support component, and spatial orientation of satellite antenna adaptive adjusting the driving component arranged on the real-time tracking control; the unit, which comprises a micro controller MCU, and are respectively connected with the communication connection, IMU inertial measurement module to obtain the beacon data of satellite antenna attitude data, current location data and satellite, GPS and / or BD positioning module and the beacon receiver module; wherein, the IMU also includes a real-time the temperature with a thermometer to compensate attitude data in real time according to the temperature condition, the MCU communication is connected to the drive assembly. The invention provides a device for real-time satellite alignment of a moving satellite antenna, which has the advantages of small size, light weight, low power consumption and low cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在通信情况下使用的对星装置。更具体地说，本专利技术涉及一种用通信情况下使用的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置及应用方法。
技术介绍
卫星天线是一种能量形式转换装置，其功能是有效地使发射功率转化为电磁波能量，并发射到空间去，同时也将从空间接收到的极为微弱的电磁波能量有效地转换为同频信号的高频功率馈送给接收机。卫星通信天线发送和接收卫星转发器信号的能力和效率，直接决定了卫星通信的质量。当放置天线的载体在移动过程中，载体的地理位置、载体的姿态都不断的发生变化，导致天线对准卫星的波束中心发生偏离，致使通信中断，为了保证通信的连续性，要求天线波束始终指向目标卫星，保证不论载体在何种地理位置，何种姿态，天线都能始终对准卫星，保持通信的畅通。现在，国内、外都有类似成熟产品，但价格高昂。本装置采用简化设计，寻求一种体积小、重量轻、功耗低、价格便宜的天线跟踪控制装置，让卫星通信得到更广泛的应用，且现有的产品中未将环境因素考虑进去，故其对准效果受到一定的环境影响，精准度不高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其对其各组成部分均做了优化设计，以使其采用国产的电子元器件，就能够实现卫星天线进行实时对星，同时还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜的效果，如其成本可控制在现有成本的1/3-1/5，具有很好的应用空间，另外其在IMU中加入了温度计，使其对卫星天线环境因素也进行了相应的采集，进而获取更精准的数据，以实现精确对准。本专利技术还有一个目的是通过一种应用对运动中的卫星天线进行实时对星的装置的方法，通过在数据采集阶段引入环境因素，增加了数据计算时的参数变量，以便获得更好的卫星对准精准度。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，包括：卫星天线；与所述卫星天线连接的支撑驱动单元，其包括支撑组件，以及设置在其上的可对卫星天线的空间方位进行适应性调整的驱动组件；实时跟踪控制单元，其包括一微控制器MCU，以及分别与其通信连接，以对卫星天线当前的姿态数据、地理位置数据和卫星的信标数据进行获取的惯性测量模块IMU，GPS和/或BD定位模块和信标接收模块；其中，所述IMU中还包括一获取实时温度以根据实时温度状态对姿态数据进行补偿的温度计，所述MCU通信连接至驱动组件，以实现控制驱动组件执行实时对星的动作。优选的是，其中，所述支撑组件包括：以对卫星天线的姿态角度进行调整的机械传动模块；与所述机械传动模块相配合进而设置在安装面上的底座；其中，所述机械传动模块与底座之间还设置有辅助支撑导向的定位机构。优选的是，其中，所述机械传动模块包括：一与卫星天线连接的以对其极化角度进行调整的第一框架，分别与第一框架相配合，以对卫星天线的俯仰角度、方位角度进行调整的第二框架及第三框架；所述驱动模块包括：设置在第一框架上的极化电机；设置在第二框架上的俯仰电机和与其相连接的第一减速器；以及设置在第三框架上的方位电机和与其相连接的第二减速器；其中，所述第一框架，第二框架及第三框架通过相配合的转轴以层层套设的方式进行设置，进而通过驱动模块的作用带动卫星天线做在相应的角度调整。优选的是，其中，所述定位机构包括支撑件，所述底座上设置有可供支撑件的一端伸入并呈360度旋转的滑槽，且所述支撑件与滑槽相配合的一端设置有减震垫。优选的是，其中，所述实时控制单元还包括与MCU通信连接的上位机；所述支撑组件与MCU之间通过依次连接的极化编码器、信号转化板、接口转换模块进而构成数据传输链路。一种应用对运动中的卫星天线进行实时对星的装置的方法，包括：通过所述IMU以分别获取支撑组件实时的姿态角度信息、温度数据信息，进而经过MCU进行第一次数据融合处理，以得到卫星天线在不同温度环境下所需要补偿的角度值信息；通过所述GPS和/或BD定位模块获取支撑组件的实时GPS信息，进而通过MCU与目标卫星的目标GPS信息进行比较判断，得到第一天线指向角信息；通过所述MCU对上述的角度值信息和第一天线指向角信息进行第二次数据融合处理，以得到第二天线指向角信息，所述MCU基于第二天线指向角信息，通过伺服控制模块驱动所述驱动模块中的各电机做相应执行动作，进而实现运动中卫星天线的实时对星动作。优选的是，其中，所述姿态角度的数据信息获取包括：通过所述IMU中的3轴加速度计和3轴速率陀螺，经MCU以每秒100次的提取处理得到5个与角度相关的第一参数变量，进而得到支撑组件的第一姿态角度信息和第二姿态角度信息；所述温度数据信息通过所述温度计获取支撑组件当前的环境温度，进而通过MCU提取处理得到2个与温度相关的参数变量，进而计算得出相应的温度补偿值；所述第一次数据融合处理包括：所述MCU通过获取的第一姿态角度信息、第二姿态角度信息及温度补偿值，经坐标系基准标定转换、数据融合迭代处理、卡尔曼滤波后以得到支撑组件的角度值信息，其包括第一航向角、第一俯仰角、第一滚动角，第一速度参数。优选的是，其中，所述GPS和/或BD定位模块通过一解调卡解调出其获取到的实时GPS信息，进而经MCU提取处理得到5个与角度相关的第二参数变量，所述第一天线指向角信息包括：第二航向角、第二俯仰角、第二滚动角，第二速度参数。优选的是，其中，所述MCU基于与其连接的信标接收模块，以获得信标信号对应的电压信号，以与MCU中预先存储的信标门限值进行比对，若其高于信标门限值，则对其精确定位，否则对天线进行粗定位；所述粗定位为在预定时间内，以预定方向±5度，俯仰±10度扫描范围内进行循环寻星；所述精确定位为采用Z字找星法，调整方位俯仰角度向最大方向转动，并采用圆锥定位法在微小范围内进行方位、俯仰的实时调整与跟踪以实现寻星。优选的是，其中，所述第二数据融合处理包括：所述MCU通过获取到的角度值信息和第一天线指向角信息，通过欧拉转化或四元素法，以得到天线框架各轴的欧拉转角，进一步地通过姿态数据融合和数据滤波得到相应的第二天线指向角信息；所述MCU通过与其连接的上位机，实现其对内部存储参数数据的的配置，所述参数数据包括信标门限值，天线方位、俯仰、极化标定值，惯导航向、俯仰、横滚标定值。本专利技术至少包括以下有益效果：其一，本专利技术对运动中的卫星天线进行实时对星的装置的各组成部分均做了优化设计，以使其采用国产的电子元器件，就能够实现卫星天线进行实时对星，同时还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜的效果，如其成本可控制在现有成本的1/3-1/5，具有很好的应用空间，另外其在IMU中加入了温度计，使其对卫星天线环境因素也进行了相应的采集，进而获取更精准的数据，以实现精确对准。其二，本专利技术在支撑组件与底座之间设置了一定位组件，通过与底座上的滑槽设置，使其能在运动中对天线保持支撑稳定，导向效果好，产品的物理结构稳定性强的效果。本专利技术还有一个目的是通过一种应用对运动中的卫星天线进行实时对星的装置的方法，通过在数据采集阶段引入环境因素，增加了数据计算时的参数变量，以便获得更好的卫星对准精准度。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，包括：卫星天线；与所述卫星天线连接的支撑驱动单元，其包括支撑组件，以及设置在其上的可对卫星天线的空间方位进行适应性调整的驱动组件；实时跟踪控制单元，其包括一微控制器MCU，以及分别与其通信连接，以对卫星天线当前的姿态数据、地理位置数据和卫星的信标数据进行获取的惯性测量模块IMU，GPS和/或BD定位模块和信标接收模块；其中，所述IMU中还包括一获取实时温度以根据实时温度状态对姿态数据进行补偿的温度计，所述MCU通信连接至驱动组件，以实现控制驱动组件执行实时对星的动作。

【技术特征摘要】
1.一种对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，包括：卫星天线；与所述卫星天线连接的支撑驱动单元，其包括支撑组件，以及设置在其上的可对卫星天线的空间方位进行适应性调整的驱动组件；实时跟踪控制单元，其包括一微控制器MCU，以及分别与其通信连接，以对卫星天线当前的姿态数据、地理位置数据和卫星的信标数据进行获取的惯性测量模块IMU，GPS和/或BD定位模块和信标接收模块；其中，所述IMU中还包括一获取实时温度以根据实时温度状态对姿态数据进行补偿的温度计，所述MCU通信连接至驱动组件，以实现控制驱动组件执行实时对星的动作。2.如权利要求1所述的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，所述支撑组件包括：以对卫星天线的姿态角度进行调整的机械传动模块；与所述机械传动模块相配合进而设置在安装面上的底座；其中，所述机械传动模块与底座之间还设置有辅助支撑导向的定位机构。3.如权利要求2所述的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，所述机械传动模块包括：一与卫星天线连接的以对其极化角度进行调整的第一框架，分别与第一框架相配合，以对卫星天线的俯仰角度、方位角度进行调整的第二框架及第三框架；所述驱动模块包括：设置在第一框架上的极化电机；设置在第二框架上的俯仰电机和与其相连接的第一减速器；以及设置在第三框架上的方位电机和与其相连接的第二减速器；其中，所述第一框架，第二框架及第三框架通过相配合的转轴以层层套设的方式进行设置，进而通过驱动模块的作用带动卫星天线做在相应的角度调整。4.如权利要求2所述的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，所述定位机构包括支撑件，所述底座上设置有可供支撑件的一端伸入并呈360度旋转的滑槽，且所述支撑件与滑槽相配合的一端设置有减震垫。5.如权利要求1所述的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置，其特征在于，所述实时控制单元还包括与MCU通信连接的上位机；所述支撑组件与MCU之间通过依次连接的极化编码器、信号转化板、接口转换模块进而构成数据传输链路。6.一种应用如权利要求1所述的对运动中的卫星天线进行实时对星的装置的方法，其特征在于，包括：通过所述IMU以分别获取支撑组件实时的姿态角度信息、温度数据信息，进而经过MCU进行第一次数据融合处理，以得到卫星天线在不同温度环境下所需要补偿的角度值信息；通过所述GPS和/或BD定位模块获取支撑组...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷小兵，赵为民，龚剑，陈建明，甘兵，
申请(专利权)人：四川灵通电讯有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51