一种用于移动载体上的卫星天线及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种用于移动载体上的卫星天线及其控制方法，属于卫星天线技术领域。它解决了现有的用于移动载体的卫星天线在初始化搜索前存在误差的问题。本用于移动载体上的卫星天线，包括天线本体、主控电路板和GPS接收器，主控电路板算出卫星天线理论仰角，还包括一个横滚臂，横滚臂能绕铰接点摆动并由驱动机构二驱动，横滚臂一端设有支架臂一，横滚臂的另一端设有支架臂二，天线本体与支架臂一和支架臂二固连，支架臂二上设有传感器板，在支架臂二上还设有定位驱动机构。本用于移动载体的卫星天线在初始化搜索前能够消除误差使卫星天线的基准平面在初始化搜索前保持水平状态。

【技术实现步骤摘要】
—种用于移动载体上的卫星天线及其控制方法
本专利技术属于卫星天线
，涉及一种移动载体上的卫星天线及其控制方法。
技术介绍
移动载体上的卫星天线与地面固定天线的最大区别在于天线的载体是一个移动摇摆的载体，比如用于船上的卫星天线，需要稳定的天线平台来隔离船体的摇摆，实现天线在运动中的姿态稳定，并在姿态稳定的基础上，在移动过程中跟踪和对准卫星。传统的船用卫星天线通常采用机械平台来隔离载体的扰动，采用步进跟踪方式使天线波速逐步对准卫星。因此，船用卫星天线系统的关键技术在于设计一种稳定的基准平台，使天线维持在一个相对平稳的工作环境。能否很好地隔离载体的运动对天线接收角度的调整有直接重要的影响。除了上述采用一个稳定基准平台的技术发展方向外，另一个技术方向是不设稳定平台，而是实时检测载体的运动，然后控制天线作反向补偿运动，最终保持天线指向。设置在移动载体上的传感器会直接检测移动载体的运动情况进而反向补偿给卫星天线，但是在卫星天线刚刚启动时，由于卫星天线初始状态不确定，卫星天线并不能以水平状态进行初始化设置，因此还是会存在误差，同时传感器对载体运动的检测会逐渐积累误差。关于仰角、横滚角和方位角，一般定义载体的右、前、上三个方向构成右手系，绕向前的轴旋转就是横滚角，绕向右的轴旋转就是仰角，绕向上的轴旋转就是方位角，横滚角、仰角、方位角组成了天线的三轴。
技术实现思路
本专利技术针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于移动载体的卫星天线及其控制方法，其所要解决的技术问题是:用于移动载体的卫星天线如何在初始化搜索前消除误差使卫星天线的基准平面在初始化搜索前保持水平状态。本专利技术通过下列技术方案来实现:一种用于移动载体上的卫星天线，包括圆锅状的天线本体、主控电路板和固定在天线本体上与主控电路板连接的GPS接收器，主控电路板接收GPS接收器的坐标信号并算出卫星天线理论仰角，其特征在于，本卫星天线还包括一个能够调节天线本体横滚角的横滚臂，所述的横滚臂能绕铰接点摆动并由驱动机构二驱动，在所述横滚臂一端设有与横滚臂垂直设置的支架臂一并且由驱动机构三驱动支架臂一上下摆动，所述的横滚臂的另一端设有与横滚臂转动连接的支架臂二，上述的天线本体与所述的支架臂一和支架臂二固连，在所述的支架臂二上设有与支架臂二转动连接的传感器板，在支架臂二上还设有在初始化搜索前驱动传感器板转动使传感器板与天线本体轴线形成上述卫星天线理论仰角并将传感器板定位在支架臂二上的定位驱动机构。在上述的用于移动载体上的卫星天线中，在所述传感器板上设有与主控电路板连接用于检测传感器板是否处于水平状态的倾角传感器，所述的主控电路板根据倾角传感器信号控制上述的驱动机构二和驱动机构三使传感器板处于水平状态后进行初始化搜索。本卫星天线可用于移动载体上，如车辆、船只上。由于车辆船只在行驶过程中颠簸摇摆，在进行初始化搜索前本卫星天线先行进行水平状态调整。由于天线本体固定在支架臂一和支架臂二，因此驱动机构三驱动支架臂一转动时能够驱动天线本体上下摆动即能够调节天线本体的仰角；并且支架臂一和支架臂二都固定在横滚臂两端，因此转动横滚臂能带动天线本体转动，即能够调节天线本体的横滚角。本卫星天线具体调整如下:卫星天线启动后主控电路板先根据倾角传感器检测的信号控制驱动机构二驱动横滚臂绕铰接点摆动，即先调整天线本体的横滚角，使横滚臂处于水平状态，然后控制定位驱动机构驱动传感器板转动使传感器板与天线本体轴线形成上述卫星天线理论仰角并将传感器板定位，而此状态下的传感器板处于非水平状态，因此主控电路板通过倾角传感器控制驱动机构三使传感器板处于水平状态，其传感器板调整方式是通过驱动机构三驱动支架臂一转动从而带动天线本体，再由天线本体带动支架臂二转动，而传感器板是通过定位驱动机构定位在支架臂二上的，因此，传感器板也随支架臂二的转动而转动，通过这种方式实现对传感器板的水平调整，在传感器板调水平的同时由于是驱动机构二和驱动机构三驱动的，因此天线本体也能够调整到初始仰角状态，从而消除了载体不平衡造成的影响。其后，卫星天线进行初始化搜索并建立通讯信号，期间，主控电路板实时控制驱动机构二和驱动机构三使传感器板处于水平状态，保证了卫星天线保持在水平状态调整天线仰角的要求。在上述的用于移动载体上的卫星天线中，所述的定位驱动机构包括步进电机和连接在横滚臂端面上的阻挡件，所述支架臂二上设有驱动传感器板转动的传动结构，传动结构与步进电机连接，在传感器板上设有限位开关和用于检测传感器板水平状态的倾角传感器，所述的阻挡件位于限位开关移动时所经过的路径上，限位开关、倾角传感器和步进电机均与上述的主控电路板连接，所述的主控电路板在卫星天线启动后控制步进电机转动至碰触限位开关并在接收到限位开关输送的定位信号时控制步进电机反转主控电路板内预设角度后再继续转动上述的卫星天线理论仰角。预设角度是根据阻挡件和天线本体的轴线之间的机械位置关系所定的，是限位开关碰触到阻挡件时，天线本体的轴线和传感器板的夹角，该角度在阻挡件连接在横滚臂上就已确定。在初始化搜索前，步进电机驱动传感器板上的限位开关向阻挡件移动并在碰触阻挡件时，步进电机反向转动预设角度，此时相当于传感器板与天线本体的轴线处于平行状态，而步进电机不间断地继续控制传感器板转动卫星天线理论仰角，卫星天线理论仰角是以水平面为基准计算的，因此，传感器板继续转动一个卫星天线理论仰角，相当于天线本体的轴线与传感器板夹角为卫星天线理论仰角，这样，传感器板就可以成为一个基准面，调整传感器板的水平状态就相应的调节天线本体的初始仰角状态，利于卫星天线锁定目标卫星。阻挡件可以是螺钉、销轴、螺栓、凸块等，只要能够触动限位开关即可。主控电路板内预设有设定值，在主控电路板接收到限位开关的信号后就控制步进电机反向转动一定角度，步进电机通过传动机构驱动传感器板转动，使传感器板与天线轴线的夹角成理论仰角值，之后，主控电路板对倾角传感器进行检测，最终根据检测结果，通过驱动机构三将传感器板调整至水平状态，此时卫星天线即进入初始仰角状态。在上述的用于移动载体上的卫星天线中，所述预设角度为15°?60°。预设角度大于60°，传感器板的调整时间长不利于快速反应，而预设角度小于15°则会造成较多的误碰触，因此在15°和60°之间最为合适。作为定夹角的优选，在上述的用于移动载体上的卫星天线中，所述的预设角度为30°。30°不仅能够减少误碰撞也能够有利于快速调整，并且该角度位置能够适合限位开关安装。在上述的用于移动载体上的卫星天线中，所述的传动结构包括通过轴承一与支架臂二连接的调节齿盘，所述支架臂二通过轴承二与上述的横滚臂连接，轴承一和轴承二处于同一直线上，上述的传感器板固定在调节齿盘侧面上且传感器板与调节齿盘垂直，所述的步进电机设置在支架臂二的内侧，调节齿盘设置在支架臂二的外侧，步进电机的转轴穿过支架臂二并在转轴上固连有主动轮，主动轮和调节齿盘之间通过皮带连接。步进电机带动主动轮转动，主动轮通过皮带带动调节齿盘转动，调节齿盘与支架臂二转动连接，因此调节齿盘可带动传感器板相对于横滚臂转动。作为定位驱动机构的另一种方案，在上述的用于移动载体上的卫星天线中，所述的定位驱动机构包括步进电机和固定在横滚臂端面上的永磁体，传感器板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动载体上的卫星天线，包括圆锅状的天线本体（1）、主控电路板和固定在天线本体（1）上与主控电路板连接的GPS接收器，主控电路板接收GPS接收器的坐标信号并算出卫星天线理论仰角，其特征在于，本卫星天线还包括一个能够调节天线本体（1）横滚角的横滚臂（2），所述的横滚臂（2）能绕铰接点摆动并由驱动机构二（5）驱动，在所述横滚臂（2）一端设有与横滚臂（2）垂直设置的支架臂一（7）并且由驱动机构三（6）驱动支架臂一（7）上下摆动，所述的横滚臂（2）的另一端设有与横滚臂（2）转动连接的支架臂二（8），上述的天线本体（1）与所述的支架臂一（7）和支架臂二（8）固连，在所述的支架臂二（8）上设有与支架臂二（8）转动连接的传感器板（9），在支架臂二（8）上还设有在初始化搜索前驱动传感器板（9）转动使传感器板（9）与天线本体（1）轴线形成上述卫星天线理论仰角并将传感器板（9）定位在支架臂二（8）上的定位驱动机构（3）。

【技术特征摘要】
1.一种用于移动载体上的卫星天线，包括圆锅状的天线本体(1)、主控电路板和固定在天线本体(1)上与主控电路板连接的GPS接收器，主控电路板接收GPS接收器的坐标信号并算出卫星天线理论仰角，其特征在于，本卫星天线还包括一个能够调节天线本体(1)横滚角的横滚臂(2)，所述的横滚臂(2)能绕铰接点摆动并由驱动机构二(5)驱动，在所述横滚臂(2) —端设有与横滚臂(2)垂直设置的支架臂一(7)并且由驱动机构三(6)驱动支架臂一(7)上下摆动，所述的横滚臂(2)的另一端设有与横滚臂(2)转动连接的支架臂二(8)，上述的天线本体(1)与所述的支架臂一(7)和支架臂二(8)固连，在所述的支架臂二(8)上设有与支架臂二( 8 )转动连接的传感器板(9 )，在支架臂二( 8 )上还设有在初始化搜索前驱动传感器板(9)转动使传感器板(9)与天线本体(1)轴线形成上述卫星天线理论仰角并将传感器板(9 )定位在支架臂二( 8 )上的定位驱动机构(3 )。2.根据权利要求1所述的用于移动载体上的卫星天线，其特征在于，在所述传感器板(9)上设有与主控电路板连接用于检测传感器板(9)是否处于水平状态的倾角传感器，所述的主控电路板根据倾角传感器控制上述的驱动机构二(5)和驱动机构三(6)使传感器板(9)处于水平状态后进行初始化搜索。3.根据权利要求2所述的用于移动载体上的卫星天线，其特征在于，所述的定位驱动机构(3)包括步进电机(31)和连接在横滚臂(2)端面上的阻挡件，所述支架臂二(8)上设有驱动传感器板(9 )转动的传动结构(32 )，传动结构(32 )与步进电机(31)连接，在传感器板(9)设有限位开关(33)和用于检测传感器板(9)水平状态的倾角传感器，所述的阻挡件位于限位开关(33)移动时所经过的路径上，限位开关(33)、倾角传感器和步进电机(31)均与上述的主控电路板连 接，所述的主控电路板在卫星天线启动后控制步进电机(31)转动至碰触限位开关(33)并在接收到限位开关(33)输送的定位信号时控制步进电机(31)反转主控电路板内预设角度后再继续转动上述的卫星天线理论仰角。4.根据权利要求3所述的用于移动载体上的卫星天线，其特征在于，所述的传动结构(32)包括通过轴承一(323)与支架臂二(8)连接的调节齿盘(321)，所述支架臂二(8)通过轴承二(324)与上述的横滚臂(2)连接，轴承一(323)和轴承二(324)处于同一直线上，上述的传感器板(9 )固定在调节齿盘(321)侧面上且传感器板(9 )与调节齿盘(321)垂直，所述的步进电机(31)设置在支架臂二(8)的内侧，调节齿盘(321)设置在支架臂二(8)的外侦牝步进电机(31)的转轴穿过支架臂二(8)并在转轴上固连有主动轮(322)，主动轮(322)和调节齿盘(321)之间通过皮带连接。5.根据权利要求2所述的用于移动载体上的卫星天线，其特征在于，所述的定位驱动机构(3)包括步进电机(31)和固定在横滚臂(2)端面上的永磁体，传感器板(9)转动连接在支架臂二(8)上，在所述支架臂二(8)上设有驱动传感器板(9)转动的传动结构(32)，传动结构(32)与步进电机(31)连接，在传感器板(9)上设有霍尔传感器(35)，所述的永磁铁(36)位于霍尔传感器(35)移动时所经过的路径上，霍尔传感器(35)和步进电机(31)均与上述的主控电路板连接，所述的主控电路板在接收到霍尔传感器(35)输送的定位信号后控制步进电机(31)转动预设的角度使传感器板(9)处于基准面上，即绝对水平面上。6.根据权利要求5所述的用于移动载体上的卫星天线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：田懂勋，郑伟军，陈金琴，王旭辉，
申请(专利权)人：浙江中星光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：