专利名称：一种渔船用自动跟踪卫星电视天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动跟踪卫星电视天线，具体是一种渔船用自动跟踪卫星电视天线。
背景技术：
由于长期生活在海上的渔民无法看到电视和听到广播，茫茫的大海依然是文化生活的沙漠。渔民们由于需要远海捕捞作业，他们一出海短则一个月，长则半年甚至一年才能回家几天，因此长期看不到电视和收听广播，生活非常枯燥苦闷。渔民在船上的生活基本就是捕鱼、睡觉、打牌，很少收到外部世界的信息，感觉过着与世隔绝的生活。因此，广播电视走进渔船，让渔民在出海作业时也能及时了解到国家的时事新闻、行业与市场信息、气象与海浪预报等资讯，对满足渔民的精神文化需求与和谐渔区的建设具有非常重要的作用，也是我国民生工程建设至关重要的一环。同时，通过广播电视，渔民还可以接收气象卫星图像信号，及时了解气象信息，为远洋航行提供更好的安全保障。由于在海上只有卫星信号才能覆盖，而接受卫星信号必须要求电视天线能够自动精确跟踪卫星，同时，渔船在海上作业时风浪很大，船体摇晃剧烈，普通的自动跟踪天线无法满足要求，因此需要高精度的自动跟踪天线。目前，国外如韩国、以色列、美国等生产的船载卫星电视天线性能较好，基本能满足渔船上恶劣环境的电视接收要求，但由于其价格昂贵而无法让渔民接受。国内也有几家生产船载卫星电视天线的厂家，但大部分是花巨资引进的国外生产线，没有自主知识产权，在天线发生故障或需要升级时无法独立解决；自主产权的天线也基本只能用在大型船只上，还不能安装在剧烈摇晃的渔船上使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种渔船用自动跟踪卫星电视天线，跟踪精度高，能在恶劣环境中自动精确接收卫星信号，而且成本低廉，利于推广。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种渔船用自动跟踪卫星电视天线，包括天线面、高频头及支架，所述天线面可俯仰方向转动地安装在支架上，所述高频头安装在天线面的焦点位置，其特征在于所述的天线面的侧部以正交方式安装有两个能感知载体运动的陀螺仪，所述支架可转动地安装在基座上，在支架上安装有两个用于天线俯仰与方位跟踪控制的步进电机及系统主控板，系统主控板根据输入的两个正交陀螺仪的载体运动角速度信号结合高频头接收的卫星信号进行系统处理，并将卫星位置的定位信号输出，连接和驱动步进电机转动，从而使天线面始终对准卫星。作为改进，所述陀螺仪为俯仰陀螺仪和方位/横滚陀螺仪，分别以正交的方式安装在陀螺仪面板上，所述陀螺仪面板上平行于天线面安装在天线面的侧部。作为改进，所述步进电机为用于驱动天线面俯仰转动的俯仰电机和用于驱动支架方位转动的方位电机，所述俯仰电机设于支架的上部，正对于天线面的下方；所述方位电机设于支架的底部，基座的上方，所述俯仰电机、方位电机分别通过安装在系统主控板上的电机驱动器与系统主控板的信号输出端相连接。再改进，所述系统主控板包括三个单机片和调谐器，其中三个单机片分别为用于处理卫星信号强度的单机片、俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机，所述高频头接收的卫星信号经调谐器处理后连接和传送至处理卫星信号强度的单片机，所述处理卫星信号强度的单片机将处理后的卫星载波强度信号通过I2C总线传送至所述俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机；所述俯仰控制的单片机的输入端与俯仰陀螺仪的输出端相连，所述航向及横滚控制的单片机的输入端与方位/横滚陀螺仪相连，所述俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机的输出端分别与电机驱动器相连接，根据输入的正交陀螺仪信号及卫星载波强度信号经处理得到卫星位置的俯仰和航向两个方向信息，并将信号输出，连接和驱动俯仰电机与方位电机转动进行定位。进一步改进，所述基座的中心位置安装有用于连接外部电源及接收器的过孔导电环。最后，所述天线面、支架、底座封装在天线罩中。与现有技术相比，本发明的优点在于在天线面的侧部安装了两个感知载体运动的正交陀螺仪，在支架上安装两个步进电机，在系统主控板上设有三个单机片，系统主控板根据输入的两个正交陀螺仪的载体运动角速度信号结合高频头接收的卫星信号进行系统处理，驱动步进电机转动，实现对卫星的精确跟踪及定位，本发明结构简单，成本低，软件控制系统属于自主创新，通过设置调谐器中的卫星参数，能自动识别跟踪卫星，保证在大风、恶劣环境中航行能正常收看到清晰的卫星电视节目，丰富船员的娱乐文化生活，并且采用成本低廉的陀螺仪及天线面，所使用的陀螺仪市场价格小于30元，天线面为市场上可以批量采购的固定天线面，无需开模，且价格便宜，在保证跟踪精度的同时极大地降低产品成本，利于产品的推广。
图Ia为本发明的渔船用自动跟踪卫星电视天线的总体结构示意图；图Ib为陀螺仪面板结构图；图Ic为主控板结构图；图2为本发明的渔船用自动跟踪卫星电视天线的工作原理系统框图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图I所示，一种渔船用自动跟踪卫星电视天线，包括天线面I、陀螺仪面板2、高频头3、支架4、基座9及安装于支架4上的步进电机、系统主控板10，高频头3安装在天线面I的焦点上，天线面I反射的卫星信号在高频头3处聚焦，高频头3接收该卫星信号，并对其进行降频；天线面I安装在支架4上，并可在俯仰方向转动；陀螺仪面板2安装在天线面I上，并平行于天线面1，陀螺仪面板2上装有两个陀螺仪，分别是俯仰陀螺仪5和方位/横滚陀螺仪6，以正交方式安装，陀螺仪用于感知载体在俯仰、方位、横滚三个方向的运动速度；步进电机为两个，分别是俯仰电机7和方位电机8，俯仰电机7安装在支架4的上部，用于控制天线面的俯仰角度；方位电机8安装在支架4的底部、基座9上方，用于驱动支架4转动，进而控制天线面的方位角，有关俯仰动作和转动动作的传动机构是传统手段；系统主控板10安装在支架4上，是系统的控制中心；系统主控板10上安装有调谐器和用于处理卫星信号强度的O号单机片、俯仰控制的I号单机片、航向及横滚控制的2号单机片，调谐器用于接收卫星信号并产生AGC信号，该信号被传输至安装在主控板10上的处理卫星信号强度的O号单片机，处理卫星信号强 度的O号单片机对卫星信号处理，并将卫星信号强度经I2C总线传送至安装在主控板10上的俯仰控制的I号单片机和航向及横滚控制的2号单片机，俯仰控制的I号单片机和航向及横滚控制的2号单片机根据陀螺仪的输入及卫星信号强度，通过安装在主控板10上的电机驱动器连接和驱动俯仰电机7和方位电机8转动，控制天线面的俯仰角和方位角；支架4装在基座9上，并可在方位方向任意旋转；基座10中间安装有过孔导电环11，用于连接外部电源，并将卫星信号传输至电视接收机；上述所有的部件都被安装在天线罩12的内部，以保护天线不受外部环境的腐蚀。如图2所示，本发明的系统工作方式为高频头3接收天线面反射并聚焦的卫星信号，并对卫星信号进行降频处理，降频后的信号被传输至调谐器，调谐器对该卫星信号进行处理，并产生AGC信号，该AGC信号被传输至处理卫星信号强度的O号单片机，处理卫星信号强度的O号单片机对该AGC信号进行处理，生成卫星信号强度，并将该强度信号通过I2C总线传输至俯仰控制的I号单片机和航向及横滚控制的2号单片机，俯仰控制的I号单片机和航向及横滚控制的2号单片机分别接收来自俯仰陀螺和方位横滚陀螺的载体运动角速度信号，结合上述的卫星信号强度，分别计算俯仰电机和方位电机的转动方向及转动速度，产生相应的脉冲信号及方向信号，分别发送至俯仰和方位电机驱动器，驱动俯仰控制的电机和方位电机转动，保证天线面始终对准卫星。以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，可以对本发明作出多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种渔船用自动跟踪卫星电视天线，包括天线面、高频头及支架，所述天线面可俯仰方向转动地安装在支架上，所述高频头安装在天线面的焦点位置，其特征在于所述的天线面的侧部以正交方式安装有两个能感知载体运动的陀螺仪，所述支架可转动地安装在基座上，在支架上安装有两个用于天线俯仰与方位跟踪控制的步进电机及系统主控板，系统主控板根据输入的两个正交陀螺仪的载体运动角速度信号结合高频头接收的卫星信号进行系统处理，并将卫星位置的定位信号输出，连接并驱动步进电机转动，从而使天线面始终对准卫星。
2.根据权利要求I所述的渔船用自动跟踪卫星电视天线，其特征在于所述陀螺仪为俯仰陀螺仪和方位/横滚陀螺仪，分别以正交的方式安装在陀螺仪面板上，所述陀螺仪面板上平行于天线面安装在天线面的侧部。
3.根据权利要求I所述的渔船用自动跟踪卫星电视天线，其特征在于所述步进电机为用于驱动天线面俯仰转动的俯仰电机和用于驱动支架方位转动的方位电机，所述俯仰电机设于支架的上部，正对于天线面的下方；所述方位电机设于支架的底部，基座的上方，所述俯仰电机、方位电机分别通过安装在系统主控板上的电机驱动器与系统主控板的信号输出端相连接。
4.根据权利要求3所述的渔船用自动跟踪卫星电视天线，其特征在于所述系统主控板包括三个单机片和调谐器，其中三个单机片分别为用于处理卫星信号强度的单机片、俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机， 所述高频头接收的卫星信号经调谐器处理后连接并传送至处理卫星信号强度的单片机，所述处理卫星信号强度的单片机将处理后的卫星载波强度信号通过I2C总线传送至所述俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机； 所述俯仰控制的单片机的输入端与俯仰陀螺仪的输出端相连，所述航向及横滚控制的单片机的输入端与方位/横滚陀螺仪相连，所述俯仰控制的单片机和航向及横滚控制的单片机的输出端分别与电机驱动器相连接，根据输入的正交陀螺仪信号及卫星载波强度信号经处理得到卫星位置的俯仰和航向两个方向信息，并将信号输出，驱动俯仰电机与方位电机转动进行定位。
5.根据权利要求I至4任一权利要求所述的渔船用自动跟踪卫星电视天线，其特征在于所述基座的中心位置安装有用于连接外部电源及接收器的过孔导电环。
6.根据权利要求I至4任一权利要求所述的渔船用自动跟踪卫星电视天线，其特征在于所述天线面、支架、底座封装在天线罩中。
全文摘要
一种渔船用自动跟踪卫星电视天线，包括天线面、高频头及支架，所述天线面可俯仰方向转动地安装在支架上，所述高频头安装在天线面的焦点位置，其特征在于所述的天线面的侧部以正交方式安装有两个能感知载体运动的陀螺仪，所述支架可转动地安装在基座上，在支架上安装有两个用于天线俯仰与方位跟踪控制的步进电机及系统主控板，系统主控板根据输入的两个正交陀螺仪的载体运动角速度信号结合高频头接收的卫星信号进行系统处理，并将卫星位置的定位信号输出，驱动步进电机转动，从而使天线面始终对准卫星。本发明的具有结构简单、成本低、精度高及稳定性好的特点，保证在大风、恶劣环境中航行能正常收看到清晰的卫星电视节目，丰富船员的娱乐文化生活。
文档编号H01Q3/08GK102938502SQ201110236538
公开日2013年2月20日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者亓常松, 潘洪军, 陈洪涛, 王燕乐 申请人:浙江海洋学院