一种基于Webview和雨衰补偿船载卫星通信系统及方法与流程

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信方法。

背景技术：

卫星通信系统已广泛应用于人类社会的各个方面，包括军事、科研以及人们的日常生活。同时，由于通信需求的急剧增加，应用高频段实现高速率、高可靠性、大容量的信息传输成为必然趋势。对于便携式、车载式、船载式卫星通信系统来说，研究船载卫星具有更普遍的意义。

随着卫星系统的发展和人们在实际中遇到的问题，对卫星通信系统在设计方面进行改进优化显得极具意义。雨衰，指电磁波进入雨层后引起的衰减。包括雨粒吸收和散射导致的衰减。雨粒吸收衰减是指由于雨粒具有介质损耗而导致的衰减；雨粒散射衰减是指由于电磁波碰到雨粒时被反射而再次反射导致的衰减。ka频段的频率是20～40ghz，波长和雨粒的大小相似，造成雨衰可达到几十分贝，这在很大程度上限制了系统在降雨环境的实用性，因此，如何减缓降雨对卫星通信系统造成的衰减成为了急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是降雨会对卫星通信系统造成较大衰减的问题，提供一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信方法，其能够减缓降雨对卫星通信系统造成的衰减，提高通信质量。

本发明的解决上述技术问题是通过以下技术方案得以实现的：一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信系统，其特征是：包括有：

搜索跟踪模块：其用于使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态；

模式选择模块：其用于当天气环境不需要雨衰减补偿时，退出操作；当天气环境需要进行雨衰减补偿时，进行下一步操作；

恒速变功率模块：其用基于pid算法的功率控制技术进行补偿天气对信号的衰减，使功率达到预设功率；

恒功率变速模块：其用于停止恒速变功率模块中的调节，保持功率不变，并进行变速恒功率发射信号补偿，以降低通信的速度达到提高通信质量的目的。

进一步的，所述搜索跟踪模块包括有：

调平盒模块：其用于获取船载天线对准卫星所需的理论位置和天线姿态；

arm控制模块：其用于采用画框模式进行搜索，以理论位置为中心向外画框，如果超过门限，停止画框并发出对准信号；

随动模块：其响应于对准信号根据所得到的天线姿态以及信标接收机反馈回来的信号强度实时的控制船载天线对准目标卫星。

进一步的，所述调平盒模块包括有：

全球定位系统：其用于得到船载天线对准卫星所需的理论位置和俯仰角；

电子罗盘：其用于采集船载天线的航向角度、俯仰角度和横摇角度；

三轴陀螺仪：其用于测量三轴的瞬时速度。

进一步的，所述三轴陀螺仪连接有fpga温度补偿模块。

一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信方法，包括以下步骤：

1)搜索跟踪：使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态；

2)模式选择：当天气环境不需要雨衰减补偿时，退出操作；当天气环境需要进行雨衰减补偿时，进行以下步骤；

3)恒速变功率：用基于pid算法的功率控制技术进行补偿天气对信号的衰减，使功率达到预设功率；

4)恒功率变速：当恒速变功率步骤不能满足雨衰补偿时，保持功率不变，停止恒速变功率步骤中的调节，并进行变速恒功率发射信号补偿，以降低通信的速度达到提高通信质量的目的。

进一步的，一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信方法，其特征是：包括以下步骤：

1)搜索跟踪：使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态；

2)模式选择：当天气环境不需要雨衰减补偿时，退出操作；当天气环境需要进行雨衰减补偿时，进行以下步骤；

3)恒速变功率：用基于pid算法的功率控制技术进行补偿天气对信号的衰减，使功率达到预设功率；

4)恒功率变速：当恒速变功率步骤不能满足雨衰补偿时，保持功率不变，停止恒速变功率步骤中的调节，并进行变速恒功率发射信号补偿，以降低通信的速度达到提高通信质量的目的。

进一步的，所述调平盒模块包括有：

全球定位系统：其用于得到船载天线对准卫星所需的理论位置和俯仰角；

电子罗盘：其用于采集船载天线的航向角度、俯仰角度和横摇角度；

三轴陀螺仪：其用于测量三轴的瞬时速度。

进一步的，当搜索跟踪对星失败时，重置到初始信息再次执行搜索跟踪步骤。

进一步的，其中恒速变功率中的pid算法的功率控制技术包括：

1)比较实际卫星信号强度与天气良好情况下的卫星强度，计算出天气对信号强度的衰减量，并将衰减量转换为电压信号；

2)固定信号的传输速率同良好天气下的传输速率不变，并将步骤1中的电压信号作为设定信号；

3)用pid算法控制器控制发射机产生高频振荡电流大小，经馈电设备输入发射天线，发射天线将高频电流转变为无线电波向周围空间辐射，同时在接收端，再次接收实际发射出去的信号强度；

4)补偿衰减发射的实际功率和天气良好情况下的发射功率进行比较，得到的信号转换成电压信号作为反馈信号；

5)用步骤2的设定信号和步骤4得到的反馈信号进行比较得出控制误差驱动pid算法控制器工作实现控制发射机的高频电流大小，改变发射功率，当发射机的功率达到最大值的时候，固定发射功率的大小。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、利用搜索跟踪步骤来使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态，然后开始进行模式选择，当天气环境不需要降雨衰减补偿时，则退出操作，不需要后两个阶段的恒速率变功率和变速率恒功率的补偿进行，当天气环境需要降雨衰减补偿时，在功率达到预设功率之前，天气对信号的衰减用基于pid算法的功率控制技术进行补偿，采用恒速率变功率降雨衰减补偿方法，作为降雨衰减补偿的第一阶段，保持高效的传输效率，用提高发射功率完成雨衰补偿；当功率达到设置的发射功率的最大值后，恒速率变功率补偿方法仍然不能否满足雨衰补偿时，将功率设定到上限值保持住，停止进行功率调节，开始进行恒功率变速发射信号进行补偿操作，作为降雨衰减补偿的第二阶段，通过降低传输速率完成第二阶段的变速率恒功率补偿，即通过降低通信的速度提高通信的质量，通过上述两个阶段的补偿，可以减缓降雨对卫星通讯的衰减，从而提高通信质量；

2、通过搜索跟踪模块的设置，可以实现船载天线高效率、高精度的时刻保持对星的姿态。

附图说明

图1是本实施例用于体现船载卫星通信系统的结构图；

图2是本实施例用于体现基于pid的功率控制结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信方法，包括以下步骤：

1)搜索跟踪：使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态；

2)模式选择：当天气环境不需要雨衰减补偿时，退出操作；当天气环境需要进行雨衰减补偿时，进行以下步骤；

3)恒速变功率：用基于pid算法的功率控制技术进行补偿天气对信号的衰减，使功率达到预设功率；

4)恒功率变速：当恒速变功率步骤不能满足雨衰补偿时，保持功率不变，停止恒速变功率步骤中的调节，并进行变速恒功率发射信号补偿，以降低通信的速度达到提高通信质量的目的。

具体实施说明如下：

利用搜索跟踪步骤来使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态，然后开始进行模式选择，当天气环境不需要降雨衰减补偿时，则退出此操作，不需要后两个阶段的恒速率变功率和变速率恒功率的补偿进行，当天气环境需要降雨衰减补偿时，在功率达到预设功率之前，天气对信号的衰减用基于pid算法的功率控制技术进行补偿，采用恒速率变功率降雨衰减补偿方法，作为降雨衰减补偿的第一阶段，保持高效的传输效率，用提高发射功率完成雨衰补偿；当功率达到设置的发射功率的最大值后，恒速率变功率补偿方法仍然不能否满足雨衰补偿时，将功率设定到上限值保持住，停止进行功率调节，开始进行恒功率变速发射信号进行补偿操作，作为降雨衰减补偿的第二阶段，通过降低传输速率完成第二阶段的变速率恒功率补偿，即通过降低通信的速度提高通信的质量，通过上述两个阶段的补偿，可以减缓降雨对卫星通讯的衰减，从而提高通信质量。

船载卫星通信系统是以轮船为载体，为了高效率、高精度的实现船载天线时刻保持对星的姿态，必须采取一系列的控制措施才能在多种环境下顺畅的完成正常通信。

其中搜索跟踪步骤包括以下步骤：

步骤1：获取船载天线对准卫星所需的理论位置和天线姿态；

步骤2：采用画框模式进行搜索，以理论位置为中心向外画框，如果超过门限，停止画框并发出对准信号；

步骤3：响应于对准信号根据所得到的天线姿态以及信标接收机反馈回来的信号强度实时的控制随动模块使船载天线对准目标卫星。

当搜索跟踪对星失败时，重置到初始信息再次执行搜索跟踪步骤，即重新开始对星。

其中恒速变功率中的pid算法的功率控制技术包括以下步骤，前提是船载天线已经正确跟踪到卫星信号：

1)比较实际卫星信号强度与天气良好情况下的卫星强度，计算出天气对信号强度的衰减量，并将衰减量转换为电压信号；

2)固定信号的传输速率同良好天气下的传输速率不变，并将步骤1中的电压信号作为设定信号；

3)用pid算法控制器控制发射机产生高频振荡电流大小，经馈电设备输入发射天线，发射天线将高频电流转变为无线电波向周围空间辐射，同时在接收端，再次接收实际发射出去的信号强度；

4)补偿衰减发射的实际功率和天气良好情况下的发射功率进行比较，得到的信号转换成电压信号作为反馈信号；

5)用步骤2的设定信号和步骤4得到的反馈信号进行比较得出控制误差驱动pid算法控制器工作实现控制发射机的高频电流大小，改变发射功率，当发射机的功率达到最大值的时候，固定发射功率的大小。

其中，pid算法控制器是在过程控制中，按偏差的比例(p)、积分(i)和微分(d)进行控制的pid控制器。

如果恒速变功率步骤不能满足雨衰补偿时，保持固定发射功率不变，通过降低信号的传输速率来进一步补偿信号的衰减量。

一种基于webview和雨衰补偿船载卫星通信系统，如图1和2所示，包括有：

搜索跟踪模块：其用于使船载天线时刻保持对准目标卫星的姿态；

模式选择模块：其用于当天气环境不需要雨衰减补偿时，退出操作；当天气环境需要进行雨衰减补偿时，进行下一步操作；

恒速变功率模块：其用基于pid算法的功率控制技术进行补偿天气对信号的衰减，使功率达到预设功率；

恒功率变速模块：其用于停止恒速变功率模块中的调节，保持功率不变，并进行变速恒功率发射信号补偿，以降低通信的速度达到提高通信质量的目的。

如图2所示，搜索跟踪模块包括有：

调平盒模块：其用于获取船载天线对准卫星所需的理论位置和天线姿态；

arm控制模块：其用于采用画框模式进行搜索，以理论位置为中心向外画框，如果超过门限，停止画框并发出对准信号；

随动模块：其响应于对准信号根据所得到的天线姿态以及信标接收机反馈回来的信号强度实时的控制船载天线对准目标卫星。

其中调平盒模块包括有用于得到船载天线对准卫星所需的理论位置和俯仰角的全球定位系统，用于采集船载天线的航向角度、俯仰角度和横摇角度的电子罗盘，以及用于测量三轴的瞬时速度的三轴陀螺仪。

三轴陀螺仪连接有fpga温度补偿模块，其用于解决三轴陀螺仪零点漂移。

如图1和2所示，arm控制模块连接有监控模块，监控模块与arm控制模块通过网络模块连接，其基于webview的服务端登录页面和参数设置页面交互图，本发明对服务器的设计使用了webkit渲染引擎加载显示网页，适配多机型的ui用来满足不同用户的不同机型的需求，整个服务端的网页由登录页面，参数监控页面，参数设置页面，系统配置页面，数据库页面组成。这样的设计成功的避免了服务端和客户端都需要更新的尴尬局面。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。