一种可跨洲际应用的北斗通信终端的制作方法

本发明属于导航定位及无线通信技术领域，涉及一种可跨洲际使用的北斗短报文服务通信终端。

背景技术：

个人移动通信基础设施的广泛建设解决了我国大多数个人移动通信需求，但受限于建设条件和经济因素，诸如远洋、沙漠、森林等环境仍然无法实现移动信号覆盖。铱星、海事等移动卫星通信系统可在一定程度上满足上述地域通信需求，却难以满足通信安全性和保密性要求。北斗信号覆盖范围广、保密性强，成为我国大量行业用户通信手段的最佳选择。

随着我国“一带一路”战略的逐步实施，远至欧洲和亚洲西北边界的陆地、印度洋和太平洋广阔海域的保密安全通信需求增加，由我国自主研制的北斗系统，逐渐成为上述地域通信用户关注的焦点。

我国北斗卫星导航系统的最大特点在于集定位功能与通信功能为一体，近年来基于北斗定位和通信的融合应用在社会各行业领域蓬勃发展，适用不同应用场景的各类导航芯片、用户终端和信息系统不断涌现。为取得产品体积优势，目前市场上用于北斗短报文通信的终端基本上均采用全向天线，但这类天线发射功率和接收增益受限，进而限制了这类终端可应用的地域范围。

北斗一号系统退役后，北斗RDSS服务由北斗二号系统接替，目前运行于同步轨道的北斗导航卫星提供10个波束的RDSS信号覆盖，单个波束地域跨度大，波束内信号功率差异大，在同一个波束覆盖范围内，波束中心信号功率与波束边缘信号功率相差XXdBi，对于在同一个波束内或跨波束活动的用户来说，用户终端天线就必须要能够适应较大动态范围的功率变化。

RDSS服务的可使用范围，与用户终端的信号接收和发送增益紧密相关，通过设计新型天线获取信号高增益，可以拓展RDSS使用范围。

即，如何在跨洲际范围正常使用北斗短报文通信功能是需要解决的一个关键问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可跨洲际应用的北斗通信终端，以适应在跨度较大区域内正常接收并处理北斗RDSS信号，以弥补现有技术的不足。

本发明考虑到北斗RDSS服务在远海远域日益激增的应用需求，针对其不同区域信号功率强弱相差极大的问题，本发明提供了一种可跨洲际应用的北斗通信终端，可在太平洋和印度洋大部、欧洲及部分非洲地区，正常接收和发送北斗RDSS信号。

为达到上述目的，本发明提供的具体技术方案为：

一种可跨洲际应用的北斗通信终端，包括自适应抛物面天线装置、北斗定位通信装置、控制装置和用户操作装置；所述自适应抛物面天线装置，完成卫星信号自动跟踪，接受控制装置发出的控制指令，完成天线指向控制和实现链路收发功率自动调整；所述北斗定位通信装置，通过自适应抛物面天线装置向北斗卫星发送定位通信申请完成北斗定位通信操作，并接受用户或其他装置的操作控制，遵照北斗通信协议收发北斗定位信息和短报文信息；所述控制装置，发出控制指令以控制所述北斗定位通信装置获取用户地理位置信息，实时自动生成所述自适应抛物面天线装置的控制指令，并向所述自适应抛物面天线装置发送指令；所述用户操作装置，提供人机操作交互界面，根据用户指令，执行北斗定位通信操作，或执行用户对所述北斗通信终端的设置和查询操作。

优选地，所述自适应抛物面天线装置包括变频处理单元、低噪放大单元、功率放大单元、伺服跟踪单元、接收信号程控衰减器、发射信号程控衰减器、抛物面天线体；通过通用的RS232、RS485接口或RJ45接口与所述控制装置进行数据通信，执行所述控制装置的控制指令并完成相应操作；伺服跟踪单元根据控制指令执行选星动作；功率放大器、低噪声放大器、发射信号程控衰减器、接收信号程控衰减器根据控制指令完成信号增益或衰减设置。

优选地，所述自适应抛物面天线装置使用的频率范围为1600-2500MHz，2100MHz频带增益不低于21dBi，1600MHz频带增益不低于16dBi。

优选地，所述北斗定位通信装置包括北斗基带处理单元、变频处理单元、低噪放大单元、功率放大单元及天线。

优选地，所述北斗定位通信装置所使用的频率及范围是1561±2MHz，其接收频率范围为2491.75MHz±4.08MHz，接收天线极化方式为右旋圆极化，发射频率范围为1615.68MHz±4.08MHz，发射天线极化方式为左旋圆极化。

优选地，所述控制装置包括数据处理单元、数据存储单元、数据通信单元、显示屏及用户交互设备，所述控制装置可集成在自适应抛物面天线装置或北斗定位通信装置中；所述控制装置用以控制所述北斗定位通信装置获取用户位置信息，根据北斗RDSS信号和用户位置信息，通过优化算法产生对所述自适应抛物面天线装置的收发信号增益控制指令，并控制所述自适应抛物面天线装置调整收发信号增益。

优选地，所述控制装置用以生成所述自适应抛物面天线装置的收发信号增益控制指令的优化算法，以既知的北斗导航卫星的收发信号增益为基础，根据用户与北斗导航卫星的实时相对位置，通过链路功率计算生成优选收发信号增益；优化算法在运行过程中，采取地理格网方式不断积累记录用户位置与最优收发增益的经验数据，用以快速矫正根据北斗导航卫星收发信号增益、以及用户与卫星实时相对位置计算的理论收发信号增益控制参数。

所述用户操作装置，可以是移动平板终端或个人移动终端，也可以是集成了显示器、键盘、麦克、发音器的工业计算机。

进一步的，所述控制装置与自适应抛物面天线装置的信息交换是通过控制装置内部的通用RS232、RS485接口或RJ45接口进行的。所述用户操作装置若采用工业计算机，则控制装置与用户操作装置的信息交换是通过内部的通用RS232、RS485接口或RJ45接口进行的，若采用移动平板终端，则控制装置与用户操作装置的信息交换是通过WIFI或蓝牙接口进行的。

本发明的有益效果：本发明中的自适应抛物面天线装置包括变频处理单元、低噪放大单元、功率放大单元、伺服跟踪单元、接收信号程控衰减器、发射信号程控衰减器、抛物面天线体；能够有效接收并处理大范围频率和不同功率的北斗RDSS信号。本发明解决了不同区域信号功率强弱相差极大的问题，可在太平洋和印度洋大部、欧洲及部分非洲地区，正常接收和发送北斗RDSS信号。

附图说明

图1为本发明的示例性原理结构示意图；

图2为本发明中自适应抛物面天线装置(101)的示例性结构图；

图3为本发明中的北斗定位通信装置(102)的示例性结构图；

图4为本发明中的控制装置(103)的示例性结构图；

图5为本发明中的用户操作装置(104)的示例性结构图一；

图6为本发明中的用户操作装置(104)的示例性结构图二。

具体实施方式

以下通过具体实施例并结合附图对本发明进一步解释和说明。

为了在更大地域范围正常使用北斗RDSS服务，适应大地域范围内北斗导航卫星信号较大变化，本发明提供了一种可跨洲际应用的北斗通信终端，独创设计一种自适应抛物面天线，在获取较大信号增益的同时，通过链路功率实时自动控制，实现大跨度范围内北斗通信定位设备正常工作。

如图1所示，本实施例为一种可跨洲际应用的北斗通信终端100，包括自适应抛物面天线装置101、北斗定位通信装置102、控制装置103和用户操作装置104；所述自适应抛物面天线装置101，完成卫星信号自动跟踪，接受控制装置103发出的控制指令，完成天线指向控制和实现链路收发功率自动调整；所述北斗定位通信装置102，通过自适应抛物面天线装置101向北斗卫星发送定位通信申请完成北斗定位通信操作，并接受用户或其他装置的操作控制，遵照北斗通信协议收发北斗定位信息和短报文信息；所述控制装置103，发出控制指令以控制所述北斗定位通信装置102获取用户地理位置信息，实时自动生成所述自适应抛物面天线装置101的控制指令，并向所述自适应抛物面天线装置101发送指令；所述用户操作装置104，提供人机操作交互界面，根据用户指令，执行北斗定位通信操作，或执行用户对所述北斗通信终端的设置和查询操作。

如图2所示，所述自适应抛物面天线装置101包括：抛物面天线体1011、伺服跟踪单元1012、功率放大器1013、低噪声放大器1014、发射信号程控衰减器1015、接收信号程控衰减器1016等关键单元。通过通用的RS232、RS485接口或RJ45接口与所述控制装置103进行数据通信，执行所述控制装置103的控制指令并完成相应操作，本领域普通技术人员应该理解，所述数据通信接口可以选用任何一种通用标准接口。伺服跟踪单元1012根据控制指令执行选星动作；功率放大器1013、低噪声放大器1014、发射信号程控衰减器1015、接收信号程控衰减器1016根据控制指令完成信号增益或衰减设置。

如图3所示，所述北斗定位通信装置102包括：北斗低噪声放大器1021、北斗功率放大器1022、北斗射频模块1023、北斗基带处理模块1024等关键单元，通过向北斗卫星发送定位通信申请完成北斗定位通信操作，接受用户或其他装置的操作控制，遵照北斗通信协议收发北斗定位信息和短报文信息。本领域普通技术人员应该理解，北斗定位通信装置可以是市场上成熟的北斗定位通信设备，也可以适应性改造，如集成必要的控制单元。

如图4所示，所述控制装置103包括：数据处理单元1031、数据存储单元1032、数据通信单元1033等关键单元。数据处理单元1031完成所述自适应抛物面天线装置101的控制指令，控制收发链路信号功率，控制所述自适应抛物面天线装置101的指星操作。数据存储单元1032存储数据处理单元1031所需的全局性或临时数据。数据通信单元1033提供通用的RS232、RS485接口或RJ45接口数据通信功能，实现与所述自适应抛物面天线装置101、所述北斗定位通信装置102、所述用户操作装置104的数据交互。可选地，用户交互设备1034、显示屏1035提供用户操作界面，也可以集成于所述用户操作装置104中。

如图5所示，所述用户操作装置104包括：工业计算机1041、显示器1042、键盘1043、麦克1044、发音器1045。工业计算机1041通过通用的RS232、RS485接口或RJ45接口与所述北斗定位通信装置102、所述用户操作装置104进行数据交互。本领域普通技术人员应该理解，显示器1042、键盘1043、麦克1044、发音器1045为成熟通用的计算机外部设备。

如图6所示，为适应小范围内用户共同使用所述北斗定位通信装置102，进行北斗短报文通信，所述用户操作装置104可以由集成了无线通信单元1042的个人移动终端1041构成，本领域普通技术人员应该理解，无线通信单元1042使用成熟通用的WIFI或蓝牙接口，相应地，所述控制装置103应配套使用成熟通用的WIFI或蓝牙接口。