一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法，装置包括惯性测量单元、寻星控制板、卫星动中通天线，其中所述惯性测量单元包括船载惯性测量单元、车载惯性测量单元、选择开关、倾角测定仪，所述倾角测定仪用于获取载体倾角数值并控制选择开关，所述选择开关根据控制命令连接船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；所述寻星控制板确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算、控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。本发明的方法将不同载体惯性测量单元的有效结合，根据运行的颠簸程度判断自动选择车载动中通还是船载动中通，实现了自动判断选择，无须人工值守进行选择，增强自动化，提高系统的功能性。
【专利说明】一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法，属于卫星通信的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当前国内市场上普遍应用动中通系统按照载体不同分为车载、船载、机载式动中寻星系统，不同平台的动中通系统应用在各自的平台载体上可以分别实现各自功能，然而当混用在不同的平台上，如将车载动中通寻星天线系统应用在船载上，则寻星就会变得很困难，甚至无法成功。究其原因，在于陆地交通和海洋交通的载体运行方式上有较大的区另O，因此使得动中通寻星系统在不同载体上适合使用的寻星方式存在着不同。
[0003]事实上，车载平台在运动过程中，与船载平台的主要不同在于车载平台的颠簸程度远远小于车载平台。目前，已测试过如果车载平台动中通系统运行在没有风浪的海面或江面上，车载平台动中通系统能够实现较为准确的寻星，当水面较为颠簸时，车载动中通平台则无法实现准确寻星。虽然可以简单的跨载体使用的卫星动中通系统，但是这些系统仍无法不同载体惯性测量单元的有效结合，并且更加无法实现跨载体下，根据运行的颠簸程度判断选择车载动中通还是船载动中通，以完成自动判断选择控制。从而，使得动中通寻星系统仍然存在缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法，在实现跨载体使用的基础上，将不同载体惯性测量单元的有效结合，根据运行的颠簸程度判断自动选择车载动中通还是船载动中通，实现了自动判断选择，增强自动化。
[0005]本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:
一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，包括惯性测量单元、寻星控制板、卫星动中通天线，其中所述惯性测量单元包括船载惯性测量单元、车载惯性测量单元、选择开关、倾角测定仪，所述倾角测定仪用于获取载体倾角数值并控制选择开关，所述选择开关根据控制命令连接船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；所述寻星控制板通过选择开关与船载惯性测量单元或车载惯性测量单元连接，确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算、控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。
[0006]作为本发明的一种优选技术方案:所述寻星控制板包括寻星控制单元和伺服控制单元，所述寻星控制单元用于接收船载惯性测量单元或车载惯性测量单元的反馈后进行寻星控制计算，将控制数据输出至伺服控制单元；所述伺服控制单元用于控制卫星动中通天线。
[0007]作为本发明的一种优选技术方案:还包括用于人工选择的控制输入单元，所述控制输入单元与寻星控制单元相连接。[0008]作为本发明的一种优选技术方案:所述控制输入单元包括显示屏和操作面板，通过显示屏和操作面板输入控制至寻星控制单元的I/o端口。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:所述控制输入单元还包括外部电能；所述寻星控制板还包括USB芯片；利用外部电脑输入控制通过USB芯片传输至寻星控制单元的I/O端口。
[0010]一种基于上述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置的方法，包括以下步骤:
步骤(I)利用船载惯性测量单元和车载惯性测量单元同时工作；
步骤(2)利用倾角测定仪获取载体倾角数值，根据获取的载体倾角数值判断选择船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；
步骤(3)根据上述选择的船载惯性测量单元或车载惯性测量单元确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算，控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤(2)判断过程为设定一倾角数值预设值，将所述获取倾角数值与倾角数值预设值进行比较，根据比较结果输出选择控制。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤(2)还包括人工输入控制选择惯性测量单元确定对星模式。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤(2)中，当同时接收到人工输入控制信号和倾角测定仪信号时，以人工输入控制信号为准。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤(2)的人工输入控制通过显示屏和操作面板直接输入控制，或利用外部电脑通过USB芯片输入控制。
[0015]本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果:
本发明的无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置及方法，在实现跨载体使用的基础上，将不同载体惯性测量单元的有效结合，根据载体运行的颠簸程度判断自动选择车载动中通还是船载动中通，实现了自动判断选择，无须人工值守进行选择，增强自动化。在可自动检测判断选择控制的基础上，还可连入人工输入选择对星模式控制，使得在有人值守时可实时根据情况修改对星模式的选择，以及调整，可以更好的完成自动切换模式下的不足，提闻系统的功能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置的模块示意图。
[0017]图2为本发明的无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
[0019]如图1所示，一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，包括用于测量载体变化量的惯性测量单元、寻星控制板、卫星动中通天线，其中所述惯性测量单元包括船载惯性测量单元、车载惯性测量单元、选择开关、倾角测定仪，所述倾角测定仪用于获取载体倾角数值并控制选择开关，所述选择开关根据控制命令连接船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；所述寻星控制板通过选择开关与船载惯性测量单元或车载惯性测量单元连接，确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算、控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。
[0020]对于寻星控制板，包括寻星控制单元和伺服控制单元，选择开关与寻星控制单元连接，寻星控制单元与伺服控制单元连接，伺服控制单元与卫星动中通天线连接。寻星控制单元用于接收船载惯性测量单元或车载惯性测量单元的反馈后进行寻星控制计算，将控制数据输出至伺服控制单元；所述伺服控制单元用于控制卫星动中通天线。
[0021]还包括用于人工选择的控制输入单元，控制输入单元与寻星控制单元相连接。控制输入单元包括显示屏和操作面板，显示屏和操作面板分别与寻星控制单元的I/O端口连接，通过显示屏和操作面板输入控制至寻星控制单元的I/O端口。所述控制输入单元还包括外部电脑，寻星控制板还包括USB芯片，外部电脑与USB芯片相连接，USB芯片与寻星控制单元的I/O端口相连接，利用外部电脑输入控制通过USB芯片传输至寻星控制单元的I/O端口。
[0022]本发明根据上述的无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置还提供一种控制方法，首先，利用船载惯性测量单元和车载惯性测量单元同时工作；再利用倾角测定仪获取载体倾角数值，根据获取的载体倾角数值判断连接船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；再根据所述连接的船载惯性测量单元或车载惯性测量单元确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算，控制卫星动中通天线搜索卫星信号和锁定。
[0023]本发明在实施时，可以基于现有的动中通寻星控制系统SPACENET A⑶100CC进行控制，如图2所示，具体寻星控制方法如下:
(I)接通各设备电源。
[0024](2)天线结构上安装的车载惯性测量单元XW-ZMU5250和船载惯性测量单元XW-GS1830-34两种惯性测量单元同时时工作。
[0025](3)利用倾角测定仪测得获取载体倾角数值，倾角测定仪的读数是实时的，选择开关根据倾角测定仪的读数，判断选择车载惯性测量单元还是船载惯性测量单元。选择开关是一个二选一的选择开关，选择开关控制选择车载惯性测量单元或是船载惯性测量单元，选择开关的选择通过倾角测定仪进行控制。倾角测定仪先设定一倾角数值预设值，将所述获取倾角数值与倾角数值预设值进行比较，根据比较结果输出连接控制。在具体实施时，可以设定倾角数值预设值为5°/s，当值变化大于5°/s时，选择开关将选择船载惯性测定单元；否则选择车载惯性测定单元。
[0026](4)或者选择开关还包括根据人工输入控制选择惯性测量单元确定对星模式的过程，输入人工输入控制信号至寻星控制单元，判断选择车载惯性测量单元还是船载惯性测量单元。寻星控制单元对于选择开关也具有控制操作能力，当操作者从通过显示屏和操作面板直接输入控制至寻星控制单元的I/o端口，或利用外部电脑通过USB芯片输入至寻星控制单元的I/O端口，选定载体模式后，寻星控制单元将相关信号进行转换确定选择开关的连接。
[0027]寻星控制单元通过寻星控制板上的USB芯片与外部电脑建立连接，通过外部电脑获得寻星控制单元对动中通天线的控制过程，同时可以实现对于控制过程的人工干预，确保寻星的准确性。同样的，寻星控制单元外接显示屏和操作面板，这样可以无须通过外部电脑，便可实现对于寻星控制单元自动控制过程的监控和干预，确保寻星的准确性。[0028]如无法从寻星控制单元获得到信号，则以倾角测定仪的读数为判断基础。当选择开关同时接收到寻星控制单元的选择开关信号和倾角测定仪的信号时，以寻星控制单元的选择开关信号为准。寻星控制单元可以为现有技术中的ATMEGA1280-16au型CPU处理芯片，使得处理速度更高。
[0029](5)选择完毕后，相应的惯性测量单元与寻星控制板的寻星控制单元建立连接。寻星控制单元根据已选择的车载惯性测量单元或是船载惯性测量单元，确定对应的动中通控制方式，操作模式进行寻星控制计算，寻星控制如下:Ca)先通过GPS、惯导测量单元测量出航向角及载体所在位置的经度和纬度及相对于水平面的初始角。(b)再根据其姿态及当前的地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线俯仰、横滚及极化角。(c)保持天线俯仰、横滚及极化角不变的情况下旋转方位角，扫描卫星信号。(d)通过信标机(跟踪机)将卫星信号转换为模拟电压。(e)再根据所采集的电压值判断出卫星信号的极大值相对于天线的位置。(f)调整天线方位角使天线自动对准卫星。(g)载体运动过程中，通过GPSV^性测量单元测量出载体姿态的变化。(h)以水平面为基准，根据载体倾角姿态的变化计算后输出数据到伺服控制系统，通过伺服控制系统控制调整天线方位、俯仰、横滚及极化角，保证载体在变化过程中实时跟踪同步卫星。
[0030]即寻星控制单元通过惯性测量单元输出的惯性位置数据确定动中通天线的运行轨迹，同时将运行轨迹数据传输到伺服控制单元，通过伺服控制单元达到有效控制卫星动中通天线的效果。
[0031](6)寻星控制单元并进行判断是否搜索到信号，没有就继续按照已选择的载体模式进行信号搜索，或发出报警声提醒进行人工干预。
[0032](7)寻星控制单元搜索到已选择的载体模式搜索到卫星信号，并锁定信号。
[0033]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知`识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【权利要求】
1.一种无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，其特征在于:包括惯性测量单元、寻星控制板、卫星动中通天线，其中所述惯性测量单元包括船载惯性测量单元、车载惯性测量单元、选择开关、倾角测定仪，所述倾角测定仪用于获取载体倾角数值并控制选择开关，所述选择开关根据控制命令连接船载惯性测量单元或车载惯性测量单元；所述寻星控制板通过选择开关与船载惯性测量单元或车载惯性测量单元连接，确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算、控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。
2.根据权利要求1所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，其特征在于:所述寻星控制板包括寻星控制单元和伺服控制单元，所述寻星控制单元用于接收船载惯性测量单元或车载惯性测量单元的反馈后进行寻星控制计算，将控制数据输出至伺服控制单元；所述伺服控制单元用于控制卫星动中通天线。
3.根据权利要求2所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，其特征在于:还包括用于人工选择的控制输入单元，所述控制输入单元与寻星控制单元相连接。
4.根据权利要求3所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置，其特征在于:所述控制输入单元包括显示屏和操作面板，通过显示屏和操作面板输入控制至寻星控制单元的I/O端口。
5.根据权利要求3所述的可脱卸的餐具，其特征在于:所述控制输入单元还包括外部电脑；所述寻星控制板还包括USB芯片；利用外部电脑输入控制通过USB芯片传输至寻星控制单元的I/O端口。
6.一种基于权利要求1所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制装置的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(I)利用船载惯性测量单元和车载惯性测量单元同时工作； 步骤(2)利用倾角测定仪获取载体倾角数值，根据获取的载体倾角数值判断选择船载惯性测量单元或车载惯性测量单元； 步骤(3)根据上述选择的船载惯性测量单元或车载惯性测量单元确定动中通控制方式，并进行寻星控制计算，控制卫星动中通天线搜索和锁定卫星信号。
7.根据权利要求6所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制方法，其特征在于:所述步骤(2)判断过程为设定一倾角数值预设值，将所述获取倾角数值与倾角数值预设值进行比较，根据比较结果输出选择控制。
8.根据权利要求6所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制方法，其特征在于:所述步骤(2)还包括人工输入控制选择惯性测量单元确定对星模式。
9.根据权利要求8所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制方法，其特征在于:所述步骤(2)中，当同时接收到人工输入控制信号和倾角测定仪信号时，以人工输入控制信号为准。
10.根据权利要求8所述无人值守车船两用型卫星动中通寻星控制方法，其特征在于:所述步骤(2)的人工输入控制通过显示屏和操作面板直接输入控制，或利用外部电脑通过USB芯片输入控制。
【文档编号】G05D1/12GK103488180SQ201310501154
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】高云勇, 孙俊, 贲海霞, 郑荃, 王萌 申请人:南京中网卫星通信股份有限公司