本实用新型涉及一种应用于海洋浮标的发射终端自动调节装置，属于海洋浮标技术领域。
背景技术：
海洋中蕴含着丰富的资源，开发利用这些海洋资源成了21世纪的工作重心。由于海洋天气变化无常，为了更好了解和开发海洋，人们借助监测平台来获取风速、风向、温度、湿度、大气压强、水流等信息。海洋浮标是目前应用较为广泛的海洋水文气象监测平台，是以锚定在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文气象自动观测站。海洋浮标是一个无人的自动海洋观测站，能在任何恶劣的环境下进行长期、连续、全天候工作，解决了沿海和海岛观测站只能反映近海和海岛附近的气象及水文情况，对远洋航行起到了很大的作用。
海洋浮标分为水上和水下两个部分。水上部分装有很多气象要素的传感器，用于测量风速风向等气象要素；水下部分装有多种水文要素的传感器，用以测量海流、波浪等海洋水文信息。各种传感器产生的信号，通过仪器处理打包，由通讯模块将打包后的报文传送给地面接收站。由于海洋浮标常安放在远离海岸的大洋上，数据传输只能用卫星通讯。目前，海洋浮标搭载的卫星平台有ARGOS通信系统、铱星通信系统等，采用这些国际性卫星通信平台存在着成本高、数据传输不安全、数据传输不及时等问题，不能很好的保护国家的海洋权益。
随着我国自主研发的北斗卫星定位以及通信系统的投入使用，我国的海洋浮标使用北斗卫星进行数据传输。由于海洋浮标在特别恶劣的天气时，海浪的作用力会使得浮标前后左右摆动，安装在海洋浮标顶部的北斗终端也跟着前后左右摆动，导致天线发射的信号不能成功发送到卫星，最终导致发送成功率较低。提高北斗卫星通讯的发送成功率成了目前研究的热门课题。
如专利号CN 103840924 B公布的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，在海洋自主观测平台上利用北斗通信系统实现大数据的实时传输、卫星通讯间断后的数据断点补发。重点针对北斗通信系统带宽限制以及拉格朗日漂流浮标等海上自主平台易受风浪影响出现卫星通讯间断的问题，采用多组通信模块平行传输数据和将数据分包压缩发送并利用多组通信模块优势补发丢失数据包的方式，实现大数据的实时传输、提高数据发送成功率和数据传输效率。这种传输方法未从根本上解决北斗卫星通信中断的问题，利用多组通信模块优势补发丢失数据包的方式在海洋浮标前后左右晃动超过发射增益范围时，补发是没有意义的。发射天线无法自动调节至正常发射增益范围内，只有等海洋浮标恢复到正常范围时，才能补发成功，而此时已经补发多次，费时费电。因此，设计一种可调节的北斗卫星通讯装置成了急需解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能在海洋浮标晃动幅度超出正常发送范围时进行自动调节的发射终端自动调节装置。
为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种应用于海洋浮标的发射终端自动调节装置，该装置设置于海洋浮标上，包括CPU单元、卫星收发终端、卫星收发天线、双轴倾角传感器、第一无刷直流电机、第二无刷直流电机和支架，所述CPU单元和第二无刷直流电机均位于海洋浮标的顶部，第二无刷直流电机的输出轴竖直向上设置，支架呈“U”字形，支架底部与第二无刷直流电机的输出轴固定连接，支架顶部一端设有圆轴，第一无刷直流电机设置于支架顶部的另一端，所述圆轴与第一无刷直流电机的输出轴同轴设置，卫星收发终端位于圆轴与第一无刷直流电机的输出轴之间，且与第一无刷直流电机的输出轴固定连接、与圆轴转动连接，卫星收发天线和双轴倾角传感器均位于卫星收发终端顶部，所述第一、二无刷直流电机和双轴倾角传感器均与CPU单元电连接。
所述第一无刷直流电机输出轴的设置方向与第二无刷直流电机输出轴的设置方向相垂直。
对上述技术方案的进一步设计为：所述第二无刷直流电机的输出轴上还设有旋转角度传感器。
该装置还包括固定板，所述CPU单元和第二无刷直流电机均固定在固定板上，固定板固定在海洋浮标上。
该装置还包括电源模块，所述电源模块分别与CPU单元、卫星收发终端、卫星收发天线、双轴倾角传感器、第一无刷直流电机和第二无刷直流电机电连接。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型可通过双轴倾角传感器检测海洋浮标的倾斜角度，当倾斜角度超出正常卫星收发天线的发射增益角度范围时，可通过第一、二无刷直流电机进行角度调节，使得卫星收发天线能尽快处于正常收射角度范围。
本实用新型在报文发送失败后，可自动调节卫星收发终端以及卫星收发天线的角度至最佳范围，为重发报文准备。
本实用新型可单独放在浮标上，采用本实用新型自身的控制系统工作； 也可配合海洋浮标的浮标控制系统使用，通过海洋浮标的浮标控制系统来也控制调节装置工作；也可对现有的北斗通信的海洋浮标进行改进，提高现有北斗通信海洋浮标的信号收发成功率。
附图说明
图1为应用于海洋浮标的发射终端自动调节装置的结构示意图。
图2为调节装置随着海洋浮标前后左右晃动的示意图。
图3为本实用新型调节装置的工作原理框图。
图4为卫星收发天线在海洋浮标的摆动下超出正常发射的角度范围时的程序控制流程图。
图5为CPU控制单元接收到发送失败的信号后，调整卫星收发天线角度的程序控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图1和图2所示，本实施例的应用于海洋浮标的发射终端自动调节装置，包括第一无刷直流电机1，卫星收发终端2，卫星收发天线3，双轴倾角传感器4、CPU控制单元6，第二无刷直流电机7，固定板8，支架9，旋转角度传感器10， CPU单元6和第二无刷直流电机7均固定在固定板8上，固定板8固定在海洋浮标的顶部，第二无刷直流电机7的输出轴竖直向上设置，支架9呈“U”字形，支架9底部设有轴孔，且通过轴孔与第二无刷直流电机7的输出轴固定连接，支架9顶部一端设有圆轴5，第一无刷直流电机1设置于支架9顶部的另一端，圆轴5与第一无刷直流电机1的输出轴同轴设置，卫星收发终端2位于圆轴5与第一无刷直流电机1的输出轴之间，且与第一无刷直流电机1的输出轴固定连接、与圆轴5转动连接，卫星收发天线3和双轴倾角传感器4均位于卫星收发终端2顶部，第一无刷直流电机1输出轴的设置方向与第二无刷直流电机7输出轴的设置方向相垂直，旋转角度传感器10设置于第二无刷直流电机7的输出轴上。第一、二无刷直流电机和双轴倾角传感器4均与CPU单元6电连接。本实施例的装置还包括电源模块，所述电源模块分别与CPU单元6、卫星收发终端2、卫星收发天线3、双轴倾角传感器4、第一无刷直流电机1和第二无刷直流电机7等模块电连接。
如图3所示，本实施例的发射终端调节装置的控制系统主要由通讯接口、双轴倾角传感器4、旋转角度传感器10、电源模块、CPU控制单元6以及第一、二无刷直流电机组成；通讯接口设置于CPU控制单元中，用于与海洋浮标的控制系统连接，作为发射终端调节装置与海洋浮标配合使用的桥梁；双轴倾角传感器4可以检测左右前后四个方向的倾斜角度，并将检测的信号传送到CPU控制单元6；旋转角度传感器10用于测量第二无刷直流电机7的旋转角度，当第二无刷直流电机7的旋转角度超过预设旋转角度时，第二无刷直流电机7只能向当前运动方向的反方向转动，以此来防止导线缠绕；本实施例的装置预设第二无刷直流电机7的旋转极限角度为正反方向720°，电源模块用于向各个模块供电，与海洋浮标共用，使用海洋浮标的电源供电时要通过升降压处理成24V的直流电；CPU控制单元用于接收双轴倾角传感器4的检测信号，并控制第一、二无刷直流电机工作；第一无刷直流电机1工作时带动卫星收发终端2与卫星收发天线3在竖直面旋转；第二无刷直流电机7工作时带动卫星收发终端2与卫星收发天线3在水平面旋转，从而兼顾海洋浮标的前后左右的摆动。
一般地，正常北斗天线的发射增益集中在水平15°至165°之间，当北斗天线前后左右摆动超过这个范围时，天线发射的信号不能成功发送到卫星。
由于本实施例的发射终端调节装置安装在海洋浮标的顶部，在调节装置上装夹着卫星收发终端2以及卫星收发天线3，在海浪的作用下，海洋浮标会前后左右摆动，调节装置也会随着前后左右摆动。此时安装在调节装置上的双轴倾角传感器4能够检测调节装置前后左右的倾斜角度，并将检测到的信号传输给CPU单元6，CPU单元6接收到倾角信号后进行相应的处理并与北斗卫星正常发送的角度范围进行对比，如果摆动的角度超出正常发送的角度范围，则CPU单元6控制第一、二无刷直流电机向倾斜的反方向转动，使得北斗收发天线重新回到正常收发范围内。
本实施例还预留了通讯接口，当通讯接口接收到发送失败的信号后，CPU单元6控制第一、二无刷直流电机转动，调节发射终端以及收发天线的角度至最佳范围内，为下次重发信号准备。
如图4和图5所示，当本实施例发射终端调节装置单独使用时，CPU控制单元6首先读取双轴倾角传感器4两个方向的角度以及旋转角度传感器10的角度值；CPU控制单元6根据读取到的两个方向的倾斜角度进行判断；当前后方向传感器检测的角度超出正常发射角度范围（15°至165°），第一无刷直流电机1旋转至前后方向传感器检测的角度为0的位置。
当左右方向传感器检测的角度超出正常发射角度范围（15°至165°），判断旋转角度传感器是否超出预设旋转角度，若超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7反转至左右方向的传感器检测值为0的位置；若未超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7正转至左右方向的传感器检测值为0的位置；由于第二无刷直流电机7的旋转，将前后方向的倾角传感器正对海洋浮标的摆动方向，方便第一无刷直流电机1的调节，第二无刷直流电机7调节后，前后方向的传感器检测值超出正常发射角度范围（15°至165°），第一无刷直流电机1旋转至前后方向传感器检测值为0的位置。
当前后左右方向传感器检测值均超出正常发射角度范围（15°至165°），判断旋转角度传感器是否超出预设旋转角度，若超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7反转至左右方向的传感器检测值为0的位置；若未超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7正转至左右方向的传感器检测值为0的位置；无刷直流电机2调节后，第一无刷直流电机1旋转至前后方向传感器检测值为0的位置。
当前后左右方向传感器检测值均未超出正常发射角度范围（15°至165°），发射终端调节装置不进行调节。
当本实用新型发射终端调节装置与海洋浮标控制系统配合使用时，当接收到海洋浮标控制系统发出的发送失败的信号后，进行发射终端及卫星收发天线角度调节。CPU控制单元6首先读取双轴倾角传感器4两个方向的角度以及旋转角度传感器的角度值；判断旋转角度传感器是否超出预设旋转角度，若超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7反转至左右方向的传感器检测值为0的位置；若未超出预设的旋转角度时，第二无刷直流电机7正转至左右方向的传感器检测值为0的位置；第二无刷直流电机7调节后，第一无刷直流电机1旋转至前后方向传感器检测值为0的位置。经过第一、二无刷直流电机的调节后，北斗卫星的发射终端以及收发天线处于最佳发射角度范围，为海洋浮标重新发送信息做准备。
本实用新型不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。