本发明涉及卫星通信领域，具体涉及一种警用便携式卫星通信终端及实现方法。
背景技术：
警用便携式卫星通信使用时，需要通过天线实时和动态跟踪目标卫星。为了保证天线控制高精度和稳定度，人们一般采用高精度设备(例如光纤陀螺或光纤传感器)获取和调整天线的俯仰角度、水平角度和极化角度，从而实时保证通信质量。
但是高精度设备的制造成本和购买成本均较高，进而增加了警用便携式卫星的使用成本，因此，现有的警用便携式卫星的使用成本较高，不便于用户使用。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种警用便携式卫星通信终端及实现方法，操作比较方便和灵活，不仅使用成本较低，而且能够保证通信质量，便于用户使用。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种便携式卫星通信终端，包括首尾顺次相连的导航测量系统、自动跟踪控制系统和卫星天线系统，导航测量系统包括信标模块、GPS模块和姿态信息采集模块；自动跟踪控制系统包括信息采集解算模块、自动跟踪控制算法模块和姿态控制模块；卫星天线系统包括俯仰电机、水平电机、极化电机和卫星接收天线；
所述信标模块、GPS模块和姿态信息采集模块均与信息采集解算模块相连，所述信息采集解算模块通过自动跟踪控制算法模块与姿态控制模块相连，姿态控制模块分别通过俯仰电机、水平电机、极化电机与卫星接收天线相连；
所述自动跟踪控制算法模块包括地理信息处理算法模块、卫星信标算法模块、天线姿态信息算法模块、天线姿态调整算法模块和自动跟踪计算模块；所述信息采集解算模块分别通过地理信息处理算法模块、卫星信标算法模块、天线姿态信息算法模块与自动跟踪计算模块相连，所述自动跟踪计算模块通过天线姿态调整算法模块与姿态控制模块相连；所述姿态信息采集模块采用电传感设备或磁传感设备；
所述卫星接收天线用于：与卫星进行通信；
所述信标模块用于：获取卫星的信标值；
所述GPS模块用于：获取当前地理位置信息；
所述姿态信息采集模块用于：利用传感设备获取卫星接收天线的俯仰角度、水平角度和极化角度；
所述信息采集解算模块用于：将卫星的信标值发送至卫星信标算法模块；将卫星接收天线的俯仰角度、水平角度和极化角度发送至天线姿态信息算法模块；
所述地理信息处理算法模块用于：将待对准卫星的地理位置信息和当前地理位置信息发送至自动跟踪计算模块；
所述卫星信标算法模块用于：将信标值发送至自动跟踪计算模块；
所述天线姿态信息算法模块用于：将俯仰角度、水平角度和极化角度通过发送至自动跟踪计算模块；
所述自动跟踪计算模块用于：将卫星的当前信标值与预设的卫星信标的阈值进行比较；计算卫星接收天线需要调整的俯仰角度值、水平角度值和极化角度值；
所述天线姿态调整算法模块用于：根据俯仰角度值、水平角度值和极化角度值调整姿态控制模块；
所述姿态控制模块用于：驱动俯仰电机、水平电机和极化电机工作；
所述俯仰电机用于：调整卫星接收天线的俯仰角度；
所述水平电机用于：调整卫星接收天线的水平角度；
所述极化电机用于：调整卫星接收天线的极化角度。
在上述技术方案的基础上，所述卫星通信终端进行卫星通信时，初始化卫星通信终端，配置卫星信标的阈值和卫星参数；
地理信息处理算法模块通过GPS模块从北斗或GPS系统获取当前地理位置信息后，将当前地理位置信息发送至自动跟踪计算模块；自动跟踪计算模块获取持对准卫星的地理位置信息后，根据卫星的地理位置信息和当前地理位置信息，计算卫星接收天线的粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值；自动跟踪计算模块将粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块；天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据粗调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据粗调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据粗调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取卫星当前的粗调强度信标值；
信息采集解算模块通过信标模块获取卫星的当前信标值后，通过卫星信标算法模块将当前信标值发送至自动跟踪计算模块；信息、采集解算模块通过姿态信息、采集模块的传感设备获取卫星接收天线的当前俯仰角度、水平角度和极化角度后，将当前俯仰角度、水平角度和极化角度通过天线姿态信息算法模块发送至自动跟踪计算模块；
自动跟踪计算模块根据当前信标值、俯仰角度、水平角度和极化角度隔离放置卫星接收天线的载体的运动；自动跟踪计算模块采用圆锥扫描算法，计算卫星接收天线的精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值；自动跟踪计算模块将精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块；
天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据精调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据精调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据精调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取精调强度的信标值。
在上述技术方案的基础上，所述卫星通信终端还包括与自动跟踪计算模块相连的智能人机接口系统，其用于：配置卫星信标的阔值、卫星参数和初始化信息，获取持对准卫星的地理位置信息。
在上述技术方案的基础上，所述智能人机接口系统包括触摸液晶显示器。
在上述技术方案的基础上，所述姿态信息采集模块采用电传感器或磁传感器。
一种基于上述终端的便携式卫星通信方法，包括以下步骤：
A、初始化卫星通信终端，配置卫星信标的阔值、卫星参数和初始化信息；
B、地理信息处理算法模块通过GPS模块从北斗或GPS系统获取当前地理位置信息后，将当前地理位置信息发送至自动跟踪计算模块；自动跟踪计算模块获取持对准卫星的地理位置信息后，根据卫星的地理位置信息和当前地理位置信息，计算卫星接收天线的粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值；自动跟踪计算模块将粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块；
天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据粗调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据粗调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据粗调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取卫星当前的粗调强度信标值；
C、信息采集解算模块通过信标模块获取卫星的当前信标值后，通过卫星信标算法模块将当前信标值发送至自动跟踪计算模块；信息、采集解算模块通过姿态信息、采集模块的传感设备获取卫星接收天线的当前俯仰角度、水平角度和极化角度后，将当前俯仰角度、水平角度和极化角度通过天线姿态信息算法模块发送至自动跟踪计算模块；
自动跟踪计算模块根据当前信标值、俯仰角度、水平角度和极化角度隔离放置卫星接收天线的载体的运动；自动跟踪计算模块采用圆锥扫描算法，计算卫星接收天线的精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值；自动跟踪计算模块将精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块；
天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据精调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据精调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据精调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取精调强度的信标值。
在上述技术方案的基础上，步骤A中所述卫星参数包括卫星信息和终端地理位置信息；步骤B中所述自动跟踪计算模块通过智能人机接口系统获取持对准卫星的地理位置信息。
在上述技术方案的基础上，步骤C之后还包括以下步骤：
D、判定卫星接收天线的地理位置发生移动，转到步骤E；
E、自动跟踪计算模块判定卫星的当前信标值小于预设的卫星信标的阔值，自动跟踪计算模块计算卫星接收天线的修正俯仰角度值、修正水平角度值和修正极化角度值，自动跟踪计算模块将修正俯仰角度值、修正水平角度值和修正极化角度值输出至天线姿态调整算法模块。天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据修正俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据修正水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据修正极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；
F、重复执行步骤E，直至卫星通信终端通信结束。
在上述技术方案的基础上，步骤D还包括以下步骤：判定卫星接收天线的地理位置未发生移动，重新执行步骤D。
在上述技术方案的基础上，步骤E还包括以下步骤：自动跟踪计算模块判定卫星的当前信标值大于等于预设的卫星信标的阔值，转到步骤D。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明能够根据卫星的地理位置信息、当前地理位置、卫星的信标值、卫星接收天线的当前俯仰角度、水平角度和极化角度，计算卫星接收天线需要调整的俯仰角度值、水平角度值和极化角度值。经验证得出，本发明计算得到的俯仰角度值、水平角度值和极化角度值，与采用光纤陀螺或光纤传感器得到的俯仰角度值、水平角度值和极化角度值的精度相同。因此，本发明能够在不需要高精度设备的情况下精确调整卫星接收天线，其使用成本较低，便于用户使用。
(2)本发明进行卫星通信时，若天线的地理位置发生移动，自动跟踪计算模块能够自动计算卫星接收天线的修正俯仰角度值、修正水平角度值和修正极化角度值，俯仰电机根据修正俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据修正水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据修正极化角度值调整卫星接收天线的极化角度。因此，本发明能够保证卫星接收天线在移动状态下对准卫星，保证通信质量。
(3)本发明的导航测量系统、自动跟踪控制系统和卫星天线系统均采用模块化设计，不仅安装和拆卸比较简单，移动比较灵活，而且若卫星通信终端需要更换或者维修，只需更换或者维修指定的模块，操作比较方便。
(4)本发明的卫星通信终端包括智能人机接口，用户能够在没有计算机的情况下，即时手动通过智能人机接口配置和调整卫星通信终端，操作比较灵活。
附图说明
图1为本发明实施例中便携式卫星通信终端的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例中的警用便携式卫星通信终端，包括首尾顺次相连的导航测量系统、自动跟踪控制系统和卫星天线系统。
导航测量系统包括信标模块、GPS模块和姿态信息采集模块；自动跟踪控制系统包括信息采集解算模块、自动跟踪控制算法模块和姿态控制模块；卫星天线系统包括俯仰电机、水平电机、极化电机和卫星接收天线。
信标模块、GPS模块和姿态信息采集模块均与信息采集解算模块相连，信息采集解算模块通过自动跟踪控制算法模块与姿态控制模块相连，姿态控制模块分别通过俯仰电机、水平电机、极化电机与卫星接收天线相连。
自动跟踪控制算法模块包括地理信息处理算法模块、卫星信标算法模块、天线姿态信息算法模块、天线姿态调整算法模块和自动跟踪计算模块；信息、采集解算模块分别通过地理信息处理算法模块、卫星信标算法模块、天线姿态信息算法模块与自动跟踪计算模块相连，自动跟踪计算模块通过天线姿态调整算法模块与姿态控制模块相连。
本实施例中的警用便携式卫星通信终端还包括设置有触摸液晶显示器的智能人机接口系统，智能人机接口系统通过触摸液晶显示器与自动跟踪计算模块相连。本实施例中的姿态信息采集模块采用电传感器或磁传感器。
卫星接收天线用于：与卫星进行通信；
信标模块用于：获取卫星的信标值；
GPS模块用于：获取当前地理位置信息；
姿态信息采集模块用于：利用传感器获取卫星接收天线的俯仰角度、水平角度和极化角度；
信息采集解算模块用于：将卫星的信标值发送至卫星信标算法模块；将卫星接收天线的俯仰角度、水平角度和极化角度发送至天线姿态信息算法模块；
地理信息处理算法模块用于：将持对准卫星的地理位置信息和当前地理位置信息发送至自动跟踪计算模块；
卫星信标算法模块用于：将信标值发送至自动跟踪计算模块；
天线姿态信息算法模块用于：将俯仰角度、水平角度和极化角度通过发送至自动跟踪计算模块；
自动跟踪计算模块用于：将卫星的当前信标值与预设的卫星信标的阈值进行比较；计算卫星接收天线需要调整的俯仰角度值、水平角度值和极化角度值；
天线姿态调整算法模块用于：根据俯仰角度值、水平角度值和极化角度值调整姿态控制模块；
姿态控制模块用于：驱动俯仰电机、水平电机和极化电机工作；
俯仰电机用于：调整卫星接收天线的俯仰角度；
水平电机用于：调整卫星接收天线的水平角度；
极化电机用于：调整卫星接收天线的极化角度。
智能人机接口系统用于：配置卫星信标的阔值、卫星参数和初始化信息，获取持对准卫星的地理位置信息。
本实施例中的基于上述终端的警用便携式卫星通信方法，包括以下步骤：
S1：初始化卫星通信终端，用户通过智能人机接口系统的触摸液晶显示器配置卫星信标的阈值、卫星参数和初始化信息，卫星参数包括卫星信息和终端地理位置信息等。
S2：自动跟踪计算模块通过智能人机接口系统获取持对准卫星的地理位置信息；地理信息处理算法模块通过GPS模块从北斗/GPS系统获取当前地理位置信息后，将当前地理位置信息发送至自动跟踪计算模块。
S3：自动跟踪计算模块根据卫星的地理位置信息和当前地理位置信息，计算卫星接收天线的粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值；自动跟踪计算模块将粗调俯仰角度值、粗调水平角度值和粗调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块。
S4：天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块快速驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据粗调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据粗调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据粗调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取卫星当前的粗调强度信标值。
S5：信息采集解算模块通过信标模块获取卫星的当前信标值后，通过卫星信标算法模块将当前信标值发送至自动跟踪计算模块。信息采集解算模块通过姿态信息采集模块的传感设备获取卫星接收天线的当前俯仰角度、水平角度和极化角度后，将当前俯仰角度、水平角度和极化角度通过天线姿态信息算法模块发送至自动跟踪计算模块。
S6：自动跟踪计算模块根据当前信标值、俯仰角度、水平角度和极化角度隔离放置卫星接收天线的载体的运动；自动跟踪计算模块采用圆锥扫描算法，计算卫星接收天线的精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值。自动跟踪计算模块将精调俯仰角度值、精调水平角度值和精调极化角度值输出至天线姿态调整算法模块。
S7：天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块快速驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据精调俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据精调水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据精调极化角度值调整卫星接收天线的极化角度；信标模块获取精调强度的信标值。
S8：判断卫星接收天线的地理位置是否发生移动，若是，转到步骤5，否则重新执行步骤8。
S9：自动跟踪计算模块判断卫星的当前信标值是否小于预设的卫星信标的阔值，若不是，转到步骤罚；否则自动跟踪计算模块计算卫星接收天线的修正俯仰角度值、修正水平角度值和修正极化角度值，自动跟踪计算模块将修正俯仰角度值、修正水平角度值和修正极化角度值输出至天线姿态调整算法模块。
S10：天线姿态调整算法模块通过姿态控制模块快速驱动俯仰电机、水平电机和极化电机；俯仰电机根据修正俯仰角度值调整卫星接收天线的俯仰角度，水平电机根据修正水平角度值调整卫星接收天线的水平角度，极化电机根据修正极化角度值调整卫星接收天线的极化角度。
S11：重复执行步骤S9～S10，直至卫星通信终端通信结束。步骤S2～S4为初始对准卫星操作，步骤S5～S7为精确对准卫星操作，步骤S8～S11为位置偏移跟踪修正操作。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。