专利名称：移动载体卫星天线方位指示表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种移动载体卫星天线方位指示表。
背景技术：
移动载体的天线需随载体的移动应实时进行调整，才能收到好的使用功效，其中方位方向可以利用电罗经提供的船只方位信息(图1示出现航行的船舶利用电罗经获取船 只方位信息的系统构成框图)，但实际系统电罗经的接入十分困难，主要因为电罗经分为模 拟罗经与数字罗经两大类，模拟罗经有不同比例输出的多种形式，数字罗经输出数据的类 型及格式种类更多，因此天线系统要与船上电罗经相连需要将软硬件的接口条件完全清楚 才有可能，这种接口不确定造成了实际使用的困难，经常有长时间搞不清接口的情况造成 天线系统不能正常工作。
发明内容本实用新型的目的是提供一种移动载体卫星天线方位指示表，其可以利用多传感 器融合技术，实时提供天线的方位信息及载体的运动信息，可以避免多种外界的不利因素 造成天线的误动作，保证天线的准确跟踪。为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种移动载体卫星天线方位指示表，其包含至少一个可输出移动载体方位角度值的地磁传感器；至少一个可输出移动载体方位角速率的传感器；一 GPS接收机，输出载体方位角度值及输出载体速度值；单片机信号数字处理单元，由具有若干串口功能或可形成多串口功能及具有A/D 功能的单片机构成，可分别输出模拟及数字信号中至少一种类型的信号；所述地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机的输出端分别连接单片机信号数字 处理单元的输入端；地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机各采集的信号经信号数字处 理单元处理后输出模拟和数字信号中的至少一种类型的信号至外接的天线控制器； 还包括一为上述各工作单元提供电源的系统电源。所述磁罗经是专指利用地磁传感器制作的磁罗经，该磁罗经可输出数字信号，地 磁传感器是一种对大地磁场敏感的磁性传感器，该磁性传感器利用与地磁角度的不同输出 不同的电信号，将其与单片机结合可以构成可输出方位角值的磁罗经，但需要间隔一段时 间后进行输出数值的校准，地磁传感器形状同一只小形的三极管，单片机体积也很小，因此 整个体积很小，市场上有售。角速率传感器(速率陀螺)可以对物体转动运动输出电信号，其输出值与转动的 速度成比例，利用其输出信号可以测得物体的转速。GPS (Global Positioning System)，即全球卫星定位系统，它是真正实现了全球、 全天候、连续、实时，以空中卫星为基础的高精度无线电导航系统。GPS在全球任何地方以及近地空间能够给出准确三维位置、速度和精确的时间信息。将GPS具体应用移动载体卫星天线方位的判断，它对精确实现天线的定位具有重大作用，本实用新型将GPS当做一个载 体运动速度传感器及一个动运方向传感器使用，配合其它传感器组成一个新的传感器。本实用新型移动载体卫星天线方位指示表是利用了现在的传感器技术，将地磁传 感器、速率陀螺和GPS三者结合在一起，利用其不同的特点，组成一个方位指示表，由其取 代电罗经来提供方位角度，现在这几种传感器在市场上很容易买到，价格很低，这几类传感 器如果单独使用都有一些缺陷，不能满足天线的实时控制对精度要求的需要，本实用新型 是将几种传感器组合在一起，并且利用它们相互之间在不同条件下的作用，形成一个满足 在所有条件下能提供天线实时控制需要的方位角信号，这样组成的方位指示表配备在移动 天线上，可以减少天线与电罗经接口工作，明显提高工作效率，降低成本。本实用新型的优点是安装调试方便，工作效率高，有效的降低了成本。
图1为现有技术系统构成原理示意图。图2为本实用新型移动载体卫星天线方位指示表的系统构成原理方框图。图3为移动载体卫星天线方位指示表控制逻辑框图。图4为本移动载体卫星天线方位指示表所用三种传感器在载体不同条件时的特 点列表。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明具体实施方式
如图2所示，本实用新型移动载体卫星天线方位指示表系统的主要构成是包含 有天线控制器(其可采用现有技术)，还包含有至少一个可输出移动载体方位角度值的地 磁传感器、至少一个可输出移动载体方位角速率的传感器和一可输出载体方位角度值及输 出载体速度值的GPS接收机，及一个可对前三个传感器采集的信号进行处理的信号数字处 理单元。还包括一为上述各工作单元提供电源的系统电源。所述地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机的输出端分别连接单片机信号数 字处理单元的输入端，其中，地磁传感器与单片机信号数字处理单元间的传输信号数值 更新率为< 5Hz，角速率传感器与单片机信号数字处理单元间的传输信号数值更新率为 ^ IOKHz, GPS接收机与单片机信号数字处理单元间的传输信号数值更新率为IHz ；地磁传 感器、角速率传感器和GPS接收机各采集的信号经单片机信号数字处理单元处理后输出方 位角信号至天线控制器，单片机至天线控制器的传输数值更新率要大于或等于10Hz，具体 频率可以根据实际控制需要确定，一般但不高于IOOHz就可满足所有控制需要。其中磁罗经与速率结合可解决载体低速运动时的方向值，角速率传感器与GPS结 合可解决载体在高速动作时的方向值，GPS接收机信号及速率信号可以对磁罗经进行校准， 避免大地磁场的误差及长时间地磁传感器的误差，并且综合几个信号可以确认载体的状 态，是停还是动。这样将几类信号融合后得出较准确的方位角信号用于天线的方位控制。所 述的单片机信号数字处理单元，由具有若干串口功能或可形成多串口功能及具有A/D功能 的单片机构成，可分别输出模拟及数字信号中至少一种类型的信号。[0025]图3提供了本实用新型移动载体卫星天线方位指示表三种主部件在载体不同条件时的特点，不难看出，如果是单独采用三种传感器中的一个，会出现工作断点，不会得到 好的功效。并且实际控制需要提供及时的数值，但磁罗经与GPS所提供数值的实时性均不 能满足实时控制的需要，因此将几个不同类型的传感器合成并通过计算处理后形成可供实 时控制使用的方位数值才能满足天线实时控制的需要。本实用新型移动载体卫星天线方位 指示表的数字信号输出频率明显高于所用的GPS信号及磁罗经信号，输出的模拟信号精度 明显高于单个传感器数值转换成模拟信号的精度。图4给出了本实用新型控制的逻辑框图，由图中所见，GPS所起的作用是为磁罗经 提供校准信息，及移动行进速度信息，磁罗经使用一段时间后需要校准，利用GPS在高速时 方位角准确的特性，满足速度条件后，自动进行磁罗经的校准，速率陀螺输出的是方位转速 信号，仅是一个相对值，需要磁罗经值确定角度起点，再推算具体角度值，速率陀螺是高速 输出，可以满足实时控制对数据的要求。由于磁罗经的数值更新率低，在实时控制时不能满 足控制精度的要求，因此利用速率陀螺的高速数值获取及该值与罗经数值可以合成一个高 速输出的数值，以满足实时控制对数值的要求。特别是在高转速条件下，只有通过速率陀螺 与磁罗经的合成数值才有可能满足天线控制精度对方位数值的要求。按本实用新型技术方案原理实现的方位指示表可以提供移动天线所需要载体运 动的方位角度值，该表完全可以替代船上的电罗经给移动载体天线提供方位信息，利用此 表取消了与电罗经接口工作，该表的体积小，功率低，可直接配备在天线的控制器中，与天 线控制器安装成一体，天线与船上只需接通电源即可工作，简化了安装调试。上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型的申请专利范围。
权利要求一种移动载体卫星天线方位指示表，其特征在于其还包含至少一个可输出移动载体方位角度值的地磁传感器；至少一个可输出移动载体方位角速率的传感器；一GPS接收机，输出载体方位角度值及输出载体速度值；单片机信号数字处理单元，由具有若干串口功能或可形成多串口功能及具有A/D功能的单片机构成，可分别输出模拟及数字信号中至少一种类型的信号；所述地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机的输出端分别连接单片机信号数字处理单元的输入端；地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机各采集的信号经信号数字处理单元处理后输出模拟和数字信号中的至少一种类型的信号；还包括一为上述各工作单元提供电源的系统电源。
专利摘要本实用新型公开了一种移动载体卫星天线方位指示表，至少一个可输出移动载体方位角度值的地磁传感器、至少一个可输出移动载体方位角速率的传感器和一输出载体方位角度值及输出载体速度值的GPS接收机；地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机的输出端分别连接单片机信号数字处理单元的输入端；地磁传感器、角速率传感器和GPS接收机各采集的信号经信号数字处理单元处理后输出模拟和数字信号中的至少一种类型的信号；还包括一为上述各工作单元提供电源的系统电源。其可以利用多传感器融合技术，实时提供天线的方位信息及载体的运动信息，可以避免多种外界的不利因素造成天线的误动作，保证天线的准确跟踪。
文档编号G01S19/39GK201589618SQ20092027776
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者姜登斌 申请人:姜登斌