一种卫星天线的智能监控器的制作方法

1.本发明涉及卫星天线控制技术领域，尤其涉及一种卫星天线的智能监控器。


背景技术：

2.现有广播通信卫星天线多为手动固定站，当需要切换目标卫星需要人员现场操作和维护，十分不便，且大大增加了人力成本。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种卫星天线的智能监控器。
4.本发明的一种卫星天线的智能监控器的技术方案如下：
5.包括：芯片，所述芯片用于：
6.获取卫星天线对准目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角；
7.驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第一预设角速度在所述目标方位角的第一预设角度范围变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第二预设角速度在所述目标俯仰角的第二预设角度范围内变化，直至使所述卫星天线所获取的卫星信号的强度最大时，停止转动所述卫星天线，其中，所述卫星信号由所述目标卫星发送。
8.本发明的一种卫星天线的智能监控器的有益效果如下：
9.能够自动驱动卫星天线转动，使卫星天线对准目标卫星，不需要人员现场操作和维护，极大降低了人力成本。
10.在上述方案的基础上，本发明的一种卫星天线的智能监控器还可以做如下改进。
11.进一步，所述芯片驱动所述卫星天线转动的过程，具体包括：
12.所述芯片驱动所述卫星天线转动的过程，具体包括：
13.驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第一预设角速度在所述目标方位角的第一预设角度范围变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第二预设角速度在所述目标俯仰角的第二预设角度范围内变化，直至使所述卫星天线获取卫星信号的强度达到预设强度阈值时，继续驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第三预设角速度在当前方位角的第三预设角度范围内变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第四预设角速度在当前俯仰角的第四预设角度范围内变化，直至所述卫星天线获取卫星信号的强度最大时，停止转动所述卫星天线，其中，所述第三预设角度范围小于所述第一预设角度范围。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：当卫星天线获取卫星信号的强度达到预设强度阈值时，使卫星天线以当前方位角和当前俯仰角为中心继续转动，直至使卫星天线获取卫星信号的强度最大时，停止转动卫星天线，提高对准目标卫星的效率。
15.进一步，还包括对外接口，所述对外接口用于连接所述卫星天线的编码器和限位传感器；
16.所述芯片还用于：在驱动所述卫星天线转动时，通过所述对外接口获取所述编码器的数据以及所述限位传感器的数据，并根据所述编码器的数据以及所述限位传感器的数据，实时得到所述卫星天线的方位角和俯仰角。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：芯片能够实时监控到卫星天线的方位角和俯仰角。
18.进一步，所述对外接口还用于连接融雪系统；
19.所述芯片还用于：控制融雪系统对所述卫星天线进行融雪处理。
20.采用上述进一步方案的有益效果是：芯片还能够控制融雪系统，以消除卫星天线的天线面上的积雪。
21.进一步，所述芯片获取所述目标方位角和所述目标俯仰角的过程包括：
22.获取并根据所述目标卫星的经纬度信息和所述卫星天线的经纬度信息，计算所述卫星天线对准所述目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角。
23.进一步，所述芯片还用于：将所述卫星天线的状态信息实时传至云服务器，并接收远程控制中心通过所述云服务器发送的第一指令，并根据所述第一指令控制所述卫星天线。
24.采用上述进一步方案的有益效果是：远程控制中心能够通过发送第一指令，以远程控制卫星天线，更便于用户操作，提高用户体验度。
25.进一步，还包括：thuraya卫星通信模块，所述芯片具体用于：通过所述thuraya卫星通信模块将所述卫星天线的状态信息实时传至所述云服务器，通过所述thuraya卫星通信模块接收所述第一指令。
26.采用上述进一步方案的有益效果是：通过thuraya卫星通信模块，极大增加用户对于卫星天线进行远程控制的距离。
27.进一步，所述芯片还用于：将所述卫星天线的状态信息实时传至本地控制中心，并接收所述本地控制中心发送的第二指令，并根据所述第二指令控制所述卫星天线。
28.采用上述进一步方案的有益效果是：本地控制中心能够通过发送第二指令，以控制卫星天线，进一步便于用户操作，提高用户体验度。
29.进一步，还包括5g-iot通信模块，所述芯片具体用于：通过所述5g-iot通信模块将所述卫星天线的状态信息实时传至所述本地控制中心，通过所述5g-iot通信模块接收所述第二指令。
30.进一步，还包括外壳，所述芯片和所述thuraya卫星通信模块均设置在所述外壳内。
31.采用上述进一步方案的有益效果是：集成程度高，便携性强。
附图说明
32.图1为本发明实施例的一种卫星天线的智能监控器的结构示意图之一；
33.图2为本发明实施例的一种卫星天线的智能监控器的结构示意图之二；
34.图3为对星过程示意图；
35.图4为触控屏的主界面示意图。
具体实施方式
36.如图1所示，本发明实施例的一种卫星天线的智能监控器，包括：芯片1，所述芯片1用于：
37.获取卫星天线对准目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角；
38.驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第一预设角速度在所述目标方位角的第一预设角度范围变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第二预设角速度在所述目标俯仰角的第二预设角度范围内变化，直至使所述卫星天线所获取的卫星信号的强度最大时，停止转动所述卫星天线，其中，所述卫星信号由所述目标卫星发送。
39.其中，芯片1是整个智能监控器的控制与计算中心，其采用高性能cpu芯片，内含c语言开发的嵌入式软件，可以完成信号采集、数据处理、算法计算、指令响应、数据分发等功能，cpu芯片选用stm32f415rgt6作为主控芯片，可以提供工作频率为168mhz的cortex-m4内核的性能，性能高，功耗低，并且具有丰富的外设接口。
40.其中，获取卫星天线对准目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角如下：
41.获取并根据所述目标卫星的经纬度信息和所述卫星天线的经纬度信息，计算所述卫星天线对准所述目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角，具体地：
42.1)根据目标卫星的gps数据或北斗数据，获取目标卫星的经纬度信息，目标卫星的经纬度信息具体为目标卫星的经纬度坐标；
43.2)根据卫星天线的gps数据或北斗数据，获取卫星天线的经纬度信息，卫星天线的经纬度信息具体为卫星天线的经纬度坐标；
44.然后，根据所述目标卫星的经纬度信息和所述卫星天线的经纬度信息，计算所述卫星天线对准所述目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角，具体计算过程为领域技术人员所悉知，在此不做赘述。
45.其中，第一预设角速度、第一预设角度范围、第二预设角速度和第二预设角度范围可根据实际情况进行确定，例如，第一预设角速度为10
°
/s，第一预设角度范围为10
°
，第二预设角速度为5
°
/s，第二预设角度范围为0.5
°
，需要注意的是：
46.在驱动卫星天线转动的过程中，芯片1实时获取卫星天线的方位角和俯仰角，可人为设置实时获取卫星天线的方位角和俯仰角的频率，并实时判断卫星天线所获取的卫星信号的强度，并进行强度大小的判断，具体地：
47.例如：连续获取三个卫星信号的强度，第一个卫星信号的强度小于第二个卫星信号的强度，第二个卫星信号的强度大于第三个卫星信号的强度，由此可知，第二个卫星信号的强度最大，则驱动卫星天线转动，使卫星天线的方位角和俯仰角停留在第二个卫星信号对应的方位角和俯仰角时，即停止转动，此时实现了卫星天线对准目标卫星的目的。
48.本技术的一种卫星天线的智能监控器能够自动驱动卫星天线转动，使卫星天线对准目标卫星，不需要人员现场操作和维护，极大降低了人力成本。
49.较优地，在上述技术方案中，所述芯片1驱动所述卫星天线转动的过程，具体包括：
50.所述芯片1驱动所述卫星天线转动的过程，具体包括：
51.驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第一预设角速度在所述目标方位角的第一预设角度范围变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第二预设角速度在所述目标俯仰角的第二预设角度范围内变化，直至使所述卫星天线获取卫星信号的强度
达到预设强度阈值时，继续驱动所述卫星天线转动，使所述卫星天线的方位角按照第三预设角速度在当前方位角的第三预设角度范围内变化，以及，使所述卫星天线的俯仰角按照第四预设角速度在当前俯仰角的第四预设角度范围内变化，直至所述卫星天线获取卫星信号的强度最大时，停止转动所述卫星天线，其中，所述第三预设角度范围小于所述第一预设角度范围。
52.其中，第三预设角速度、第三预设角度范围、第四预设角速度和第四预设角度范围可根据实际情况进行确定，一般而言，第三预设角速度小于第一预设角速度，第四预设角速度小于第二预设角速度，且提高实时获取卫星天线的方位角和俯仰角的频率，以达到更精细扫描的目的，提高对准目标卫星的效率。
53.也就是说，当卫星天线获取卫星信号的强度达到预设强度阈值时，使卫星天线以当前方位角和当前俯仰角为中心继续转动，直至使卫星天线获取卫星信号的强度最大时，停止转动卫星天线，提高对准目标卫星的效率。
54.较优地，在上述技术方案中，还包括对外接口，所述对外接口用于连接所述卫星天线的编码器11和限位传感器10；
55.所述芯片1还用于：在驱动所述卫星天线转动时，通过所述对外接口获取所述编码器11的数据以及所述限位传感器10的数据，并根据所述编码器11的数据以及所述限位传感器10的数据，实时得到所述卫星天线的方位角和俯仰角。
56.其中，根据所述编码器11的数据以及所述限位传感器10的数据，实时得到卫星天线的方位角和俯仰角的具体计算过程为本领域人员悉知，在此不做赘述。
57.其中，对外接口可为航空插头4、usb通讯接口、rs232通讯接口等。
58.较优地，在上述技术方案中，所述对外接口还用于连接融雪系统13；
59.所述芯片1还用于：控制融雪系统13对所述卫星天线进行融雪处理；具体地，芯片1通过对外接口向融雪系统13发送用于融雪处理的指令，以使所述融雪系统13根据所述融雪处理的指令进行融雪处理，即芯片1还能够控制融雪系统13，以消除卫星天线的天线面上的积雪。
60.较优地，在上述技术方案中，所述芯片1还用于：将所述卫星天线的状态信息实时传至云服务器6，并接收远程控制中心7通过所述云服务器6发送的第一指令，并根据所述第一指令控制所述卫星天线。远程控制中心7能够通过发送第一指令，以远程控制卫星天线，更便于用户操作，提高用户体验度。
61.其中，卫星天线的状态信息包括卫星天线的方位角、俯仰角、运行数据如温度、湿度、异常提醒异常数据等等，并通过无线网络和/或有线网络实时传至云服务器6；
62.其中，远程控制中心7具体为计算机、平板电脑或手机的app，能够登录云服务器6查看卫星天线的状态信息，并根据卫星天线的状态信息向云服务器6发送用于控制卫星天线的第一指令，云服务器6将第一指令转发至芯片1，芯片1根据所述第一指令控制所述卫星天线进行相应的操作，如修改返回状态信息的频率、进行融雪处理等。
63.较优地，在上述技术方案中，还包括：thuraya卫星通信模块2，所述芯片1具体用于：通过所述thuraya卫星通信模块2将所述卫星天线的状态信息实时传至所述云服务器6，通过所述thuraya卫星通信模块2接收所述第一指令。
64.thuraya卫星系统是一个商业化的卫星通信系统，由阿联酋thuraya卫星公司运
营。通过thuraya卫星网络，客户可以在欧洲、非洲大部、中东、亚洲和澳大利亚等全球140多个国家和地区享受不间断的、无缝隙、跨越国界的卫星通信服务。其系统性能指标如下表1所示。
65.表1：
[0066][0067]
基于thuraya卫星系统的thuraya卫星通信模块2，内部集成基带、rf收发器和电源管理单元，配备发射机和接收机，工作频率为l波段，可以完成系统卫星通信功能，主控模块的天线状态数据也可以通过thuraya卫星发送到云服务器6。
[0068]
其具体工作流程如下：初始上电后，thuraya卫星通信模块2使用ppp拨号功能进行卫星入网申请，完成卫星入网，通过tcp协议连接到云服务网，从而完成与远程控制中心7的通信工作。
[0069]
较优地，在上述技术方案中，所述芯片1还用于：将所述卫星天线的状态信息实时传至本地控制中心5，并接收所述本地控制中心5发送的第二指令，并根据所述第二指令控制所述卫星天线。
[0070]
其中，卫星天线的状态信息包括卫星天线的方位角、俯仰角、运行数据如温度、湿度、异常提醒异常数据等等，并通过无线网络和/或有线网络实时传至本地控制中心5；
[0071]
其中，本地控制中心5具体也为计算机、平板电脑或手机的app，能够查看卫星天线的状态信息，并根据卫星天线的状态信息向芯片1发送用于控制卫星天线的第二指令，芯片1根据所述第二指令控制所述卫星天线进行相应的操作，如修改返回状态信息的频率、进行融雪处理等。
[0072]
也就是说，本地控制中心5也能够通过发送第二指令，以控制卫星天线，进一步便于用户操作，提高用户体验度。
[0073]
较优地，在上述技术方案中，还包括5g-iot通信模块3，所述芯片1具体用于：通过所述5g-iot通信模块3将所述卫星天线的状态信息实时传至所述本地控制中心5，通过所述5g-iot通信模块3接收所述第二指令。
[0074]
其中，5g-iot通信模块3负责数据的移动网络传输功能，具有5g/4g/3g/2g通信功能，支持数据透明传输，图像传输，设备监控以及路由上网等功能。采用高性能的32位处理器，可以高速处理协议和数据。
[0075]
在本技术中，5g-iot通信模块3可以将芯片1采集到的卫星天线状态数据即卫星天线的状态信息上传至云服务器6，同时也可将云服务器6中的用户指令传输至芯片1，芯片1
响应这些指令并调整天线状态。5g-iot通信模块3还具有高速数据网口，可以将摄像头等高速数据传输至云服务器6，从而远程控制中心7可以进行视频监控。
[0076]
较优地，在上述技术方案中，还包括外壳，所述芯片1和所述thuraya卫星通信模块2均设置在所述外壳内。集成程度高，便携性强。
[0077]
其中，5g-iot通信模块3也设置在外壳内，外壳的具体结构可根据实际情况进行设置，例如正方体或长方体等，如图2所示。
[0078]
外壳的内部集成高性能电源模块，安全且稳定，电源模块负责供电功能，可以为所有部组件提供稳定的供电功能。
[0079]
下面通过另外一个实施例，对本技术的一种卫星天线的智能监控系统进行具体说明：
[0080]
如图1所示，包括芯片1、thuraya卫星通信模块2、5g-iot通信模块3、以及对外接口；
[0081]
其中，对外接口为航空插头4，航空插头4连接信标机14、融雪系统13、伺服电机12、编码器11和限位传感器10，那么：
[0082]
1)芯片1在驱动卫星天线转动时，通过所述对外接口获取所述编码器11的数据以及所述限位传感器10的数据，并根据所述编码器11的数据以及所述限位传感器10的数据，实时得到所述卫星天线的方位角和俯仰角。
[0083]
2)芯片1控制融雪系统13对所述卫星天线进行融雪处理；
[0084]
3)芯片1实时采集信标机14发送的数据，以获取当前位置接收到的卫星信号的强度，以确定是否找到卫星信号，当卫星信号的强度最大时，说明此时卫星天线对准了目标卫星。
[0085]
4)芯片1通过控制伺服电机12，以驱动所述卫星天线转动或停止；
[0086]
5)芯片1通过所述thuraya卫星通信模块2将所述卫星天线的状态信息实时传至所述云服务器6，具体通过thuraya天线和thuraya卫星通信模块2对应的卫星中继到云服务器6中，那么：
[0087]
远程控制中心7能够登录云服务器6查看卫星天线的状态信息，并根据卫星天线的状态信息向云服务器6发送用于控制卫星天线的第一指令，云服务器6将第一指令转发至芯片1，芯片1根据所述第一指令控制所述卫星天线进行相应的操作。
[0088]
其中，5g-iot通信模块3连接两个rj45网络接口，分别标记为rj45net1和rj45 net2，rj45 net2连接监控摄像头15，rj45 net1连接本地控制中心5，监控摄像头15拍摄的卫星天线的图像通过rj45 net2传送至所述5g-iot通信模块3，5g-iot通信模块3通过rj45 net1将监控摄像头15拍摄的卫星天线的图像转发至本地控制中心5；
[0089]
其中，也可通过5g-iot通信模块3将监控摄像头15拍摄的卫星天线的图像直接发送至云服务；
[0090]
而且，芯片1还能够通过5g-iot通信模块3将所述卫星天线的状态信息实时传至所述本地控制中心5，具体地，5g-iot通信模块3将卫星天线的状态信息通过rj45 net2传送至本地控制中心5；
[0091]
芯片1还能够通过所述5g-iot通信模块3接收所述第二指令，具体地，本地控制中心5将第二指令通过rj45 net2发送至5g-iot通信模块3，通过5g-iot通信模块3将第二指令
转发至所述芯片1，芯片1根据所述第二指令控制所述卫星天线进行相应的操作，如修改返回状态信息的频率、进行融雪处理等。
[0092]
其中，芯片1、thuraya卫星通信模块2、5g-iot通信模块3均设置在外壳内，rj45 net1和rj45 net2可设置在外壳的壳壁上，航空插头4也可设置在外壳的壳壁上，外壳的壳壁还设有两个射频接口，两个射频接口均为sma接口，分别用于外接thuraya卫星天线和gps/bd天线9，芯片1通过gps/bd天线9获取北斗导航系统和/或gps导航系统下发的gps/bd数据，gps/bd数据包括目标卫星的gps数据或/和北斗数据，以及卫星天线的gps数据或北斗数据，那么：
[0093]
根据目标卫星的gps数据或/和北斗数据获取目标卫星的经纬度信息，目标卫星的经纬度信息具体为目标卫星的经纬度坐标；
[0094]
根据卫星天线的gps数据或北斗数据，获取卫星天线的经纬度信息，卫星天线的经纬度信息具体为卫星天线的经纬度坐标；
[0095]
然后，根据所述目标卫星的经纬度信息和所述卫星天线的经纬度信息，计算所述卫星天线对准所述目标卫星时的目标方位角和目标俯仰角。
[0096]
驱动卫星天线转动以实现对准目标卫星的过程如图3所示，具体地：
[0097]
第一步：计算卫星天线对准目标卫星时的目标方位角α和目标俯仰角度；
[0098]
第二步：通过伺服电机12驱动卫星天线转动，使卫星天线的方位角转动到α-10
°
，使卫星天线的俯仰角转动到β，由于实际对星时存在误差，使卫星天线的方位角转动到α、使卫星天线的俯仰角转动到β并不一定实现对星；
[0099]
第三步：驱动天线转动，使卫星天线的方位角以10
°
/s的第一预设角速度顺时针转动到α+10
°
，即第一预设角度范围为20
°
，在卫星天线转动过程，芯片1实时采集编码器11和限位传感器10等数据，实时反馈卫星天线的方位角和俯仰角。并实时采集信标机14数据，反馈当前位置接收到的目标卫星信号强度，以确定是否找到卫星信号。
[0100]
第四步：当卫星天线的方位角转动到α+10
°
的位置时，停止转动方位角，转动俯仰角到β+0.5
°
，然后继续驱动天线方位角的以10
°
/s的第一预设角速度逆时针转动到α-10
°
，其中，第二预设角度范围和第二预设角速度可根据实际情况设置；
[0101]
第五步：继续转动卫星天线的俯仰角到β-0.5
°
，重复天线方位扫描动作，即返回执行第三步；
[0102]
在扫描过程中，当发现卫星信号的强度大于设定强度阈值时，停止扫描，设此位置的方位角和俯仰角分别为a和b，即当前方位角为a，当前俯仰角为b，然后以此点为中心，使卫星天线的方位角在a
±3°
内转动，以及使使卫星天线的俯仰角在b
±3°
内转动，直至找到其中卫星信号强度最大值的位置，停止转动，从而完成整个对星过程。
[0103]
其中，还可设置外置的触控屏8，可以实现人机交互，通过触控屏8可以查看卫星天线的实时数据，系统状态等信息。还可通过触控屏8完成自动寻星、系统设置、查看历史记录等功能，方便天线的初始安装调试以及现场人员后期维护工作。其主界面如图4所示。
[0104]
本技术的一种卫星天线的智能监控器，包括芯片1、5g-iot移动通信模块、thuraya卫星通信模块2、触控屏8等，对外接口包括航空插口、网络接口、射频接口等，可以外接伺服电机12，以实现对天线方位、俯仰、极化角度的控制，且可外接信标机14，配合软件的自动寻星算法，可以实现天线的自动对星；具有用于人机交互的触控屏8，可以通过屏幕实时监控
系统状态；内置5g-lot移动通信模块和thuraya卫星通信模块2，可以将天线状态信息实时上传至云服务器6，由于卫星广覆盖的特点，所以在偏远无移动网络的地方也可完成通信。云监控器还可连接融雪系统13，用于天线面的除雪。云监控器还有5g移动网络接口，可以用于监控摄像头15数据的互联网接入与传输，也可与本地控制中心5进行局域网连接。
[0105]
而且，本技术的一种卫星天线的智能监控器集成多项功能，各分系统有机结合。设备体积小，功耗低，使用方便，性价比高，解决用户多个难点，该云控制器为业内首创。具有多种通信功能，适应性强。
[0106]
而且，本技术的一种卫星天线的智能监控器同时具有移动通信功能(5g/4g/3g/2g)和thuraya网络通信功能，可以根据信号质量，自动选择最合适的网络，保证通信的实时性和可靠性。其网络切换逻辑如下：
[0107]
系统初始化以后，检测是否有移动网络信号，并检测是否有thuraya卫星网络信号，那么：
[0108]
1)若只有移动网络信号，则只接入移动网络，只在移动网络中进行数据传输，并优先使用高速网络；
[0109]
2)若只有thuraya卫星网络信号，则只接入thuraya卫星网络，只在thuraya卫星网络中进行数据传输；
[0110]
3)若同时有移动网络信号和thuraya卫星网络信号，则优先使用移动网络。
[0111]
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0112]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0113]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。