CN204557219U - 简易寻星装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易寻星装置，包括微控制器、调谐器、解调器、显示屏、惯性测量单元和天线控制模块，调谐器的输入端外接卫星天线高频头的信号输出端，控制端接微控制器的控制信号输出端；输出端接调谐器；解调器的控制端接微控制器的控制信号输出端，输出端接微控制器；惯性测量单元的输出端接微控制器；天线控制模块的控制信号输入端接微控制器的控制信号输出端，控制信号输出端外接卫星天线高频头的选择开关的控制信号输入端。本实用新型与传统的寻星仪相比，增加了惯性测量单元,能测量天线的方位，俯仰和极化姿态,根据测量的天线的姿态，指示用户进行正确的操作，从而达到快速对星的目的。

Description

简易寻星装置

[技术领域]

本实用新型涉及卫星通信，尤其涉及一种简易寻星装置。

[背景技术]

所谓寻星实际上是指通过调整天线的方位角、俯仰角和极化角，使天线波束中心对准目标卫星的过程。天线只有准确地对准目标卫星，才能保证清晰地接收电视节目，或者保证卫星通信的顺利进行。

电视单收站或其他DV简易寻星装置数据接收小站多采用自行对星方式。通过调整天线，使卫星数字电视接收机或接收卡上显示的信号强度和信号质量数值最大。

寻星的具体操作步骤如下：

1)在天线下用GPS实测当地的经纬度数据(或利用最近的大城市的相关数据)；

2)计算出当地天线对准目标卫星的方位角AZ、仰角EL和极化角POL(理论值)；这个结果也可以通过网络或者电视天线厂家的附带的说明书查到。

3)利用天线安装支架的仰角刻度表，或者地质罗盘(或倾角仪)将天线仰角调整至理论值；

4)连接LNB和接收机/寻星仪，调整到要求的极化方向(粗调)；

5)选择目标卫星上已知的电视节目或数据广播信号，用户将接收机/接收卡的中心频率、符号率、前向纠错率设置为已知信号的参数；

6)利用指南针的指向信息，调整天线指向到目的方位角，再细调天线方位，锁定接收信号，使接收机/寻星仪显示的接收到的信号强度最强、信号质量最好；

7)固定天线方位角、俯仰角和极化角，对星完毕。

随着卫星在通信及电视信号传输中的广泛应用,具有方便用户搜星对星的各种寻星仪设备也不断涌现出来。目前市场上的寻星仪也通过上述的操作步骤进行对星，多数是针对***的对星。市场上的寻星仪功能有：数字电视接收机功能+LCD显示屏+电池，起到了省去携带笨重的接收机+电视的作用。某些寻星仪还增加了GPS功能，这种寻星仪能在屏上显示目的俯仰角，方位角和极化角。有些寻星仪为了节约成本，采用了黑白屏，没有电视信号显示功能，只能显示相关的信号质量和信号强度。

例如，申请号为CN201410418623.0的发明公开了一种数字寻星仪，包括：一高频调谐器，其用于接收并处理卫星天线传输的射频信号；一解调器，其通过总线与高频调谐器连接，用于对接收信号进行解调；高频调谐器与解调器之间连接有自动增益控制电路；一微控制单元，其通过总线连接解调器，对解调器及高频调谐器进行控制；一显示屏，其与微控制单元连接，用于在微控制单元控制下显示参数信息；一输入键盘或触摸屏，其与微控制单元连接；一可编程只读存储器，其与微控制单元连接，用于存储卫星参数信息以及***参数信息。

传统寻星仪的不足之处在于:要求操作者有着出色的方位感,同时能够细腻地调节方位、俯仰和极化角度,当这三个角度都达到正确值附近时才有信号出现。这就增加了操作的难度,耗费了时间,对于没有任何对星经验、方位感差的用户,难度尤甚,大大降低了对星效率。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作直观简便、准确度高、寻星效率高的简易寻星装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种简易寻星装置，包括微控制器、调谐器、解调器、显示屏、惯性测量单元和天线控制模块，调谐器的输入端外接卫星天线高频头的信号输出端，控制端接微控制器的控制信号输出端；输出端接调谐器；解调器的控制端接微控制器的控制信号输出端，输出端接微控制器；惯性测量单元的输出端接微控制器；天线控制模块的控制信号输入端接微控制器的控制信号输出端，控制信号输出端外接卫星天线高频头的选择开关的控制信号输入端。

以上所述的简易寻星装置，包括全球定位模块，全球定位模块的输出端接微控制器。

以上所述的简易寻星装置，包括键盘。键盘的输出端接微控制器。

以上所述的简易寻星装置，惯性测量单元安装在卫星天线的天线上，以获得天线的倾斜角和方位角。

本实用新型的简易寻星装置与传统的寻星仪相比，增加了惯性测量单元,能测量天线的方位，俯仰和极化姿态,根据测量的天线的姿态，指示用户进行正确的操作，从而达到快速对星的目的。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例简易寻星装置的原理框图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例简易寻星装置的结构和原理如图1所示，包括微控制器MCU、调谐器TUNER、解调器DEMO、天线控制模块Di seqc，惯性测量单元IMU、GPS模块、键盘和显示屏LCD，各模块功能如下所述：

卫星天线的高频头LNB：对卫星信号的变频和低噪放大。输入天线接收下来的KU波段或者C波段卫星信号，还有Diseqc发送过来的13V/18V和0K/22K选择开关等控制信号，输出950M-2150M的L波段信号，并将信号强度放大为-65dBm--25dBm。

调谐器TUNER：作为电视调谐器，将L波段信号有选择的进行滤波接收，并做适当放大，是支持DVB-S、DVB-S2、ABS-S、MMDS等数字***标准的信号转换前端。输入LNB过来的L波段信号，以及MCU发送过来的卫星转发器等选择信息，输出经过选择滤波以及放大后的窄带宽中频信号，一般为一个转发器的带宽。

解调器DEMO：DEMO的功能为将卫星下发下来的信号为调制信号，解调制出原基带信号。输入TUNER过来的L波段窄带中频调制信号，以及MCU发送过来的卫星转发器参数信息，输出解调出来可解码播放的原基带信号，并将其信号强度和信号质量反馈给MCU。

惯性测量单元IMU：IMU包含三轴电子罗盘和三轴加速度计，功能在于实时提供寻星仪的姿态信息，即方位角、俯仰角和极化角等。IMU将采集和处理后的寻星仪实时姿态信息发送给MCU，当调星使姿态信息变化到目标方位角、俯仰角、极化角时，便实现了对准。

天线控制模块Diseqc：用数字***接收机控制，发出控制指令给相应设备，如切换开关、切换器、天线驱动设备、LNB等；如通过13V/18V切换开关控制LNB输出左旋/右旋、垂直/水平极化的卫星信号，也通过0/22K开关控制双本振LNB的本振选择。输入MCU发送过来的用户控制命令，输出给LNB的13V/18V和0K/22K选择开关的控制信号。

GPS模块：功能为实时提供寻星仪设备的地理经纬度信息。GPS模块按约4Hz的频率采集设备的地理位置信息，并将得到的满足NMEA0183协议的地理位置数据通过串口发送给MCU进行后续解析和算法处理，联合目标卫星的经度可得到对星所需的目标方位角、俯仰角和极化角等信息。如前所述，此模块可舍去。

显示屏：作为人机交互界面载体，显示屏能简便直观地指导用户使用本产品。显示屏由驱动芯片和LCD屏组成，接收MCU的控制命令显示信息给用户。显示屏采用阳光下可看清屏幕的FSTN型黑白LCD屏。

键盘：作为输入设备，键盘功能在于使用户按自己的意愿进行功能选择，选择和设置卫星，收看自己喜欢的电视节目等。用户通过键盘向MCU发送命令，MCU接受命令并控制其他模块完成用户需求。

微控制器MCU:MCU作为主控单元，是寻星仪的核心，其主要作用有：

1.作为运算控制及存储单元，初始化各种外设，通过I2C总线方式与调谐器、解调器和IMU进行通信，通过SPI总线与显示器连接，通过串口与GPS通信，通过GPIO口连接键盘。

2.配置卫星数据，把卫星转发器参数配置到解调器和调谐器中，读取信号质量和强度，误码率等参数，从而判断是否对准卫星。

3.读取IMU数据，IMU单元为三轴电磁指南针、三轴加速度计、三轴陀螺仪的组合。该方法的原理是:将寻星仪通过吸附等方式固定于平板天线上(或者后馈型天线锅的馈源上),与天线面板平行放置，通过地磁指南针和加速度计可得到天线的初始姿态,包括倾斜角和方位角。

4.读取GPS模块传回的数据，或者用户设置的地理经纬度数据，解出经纬度信息,综合卫星经度信息可以算出对准该卫星所需的目标方位角、俯仰角、极化角，减去从IMU读取数据以后计算得到的初始姿态角，所得的角度差值就是天线对星所需要调整的角度。

5.通过键盘可以进行功能选择，选择和设置卫星，Diseqc、LNB参数等。

6.通过显示屏显示在各种功能操作中的基本信息，也显示用户在调星过程中的基本信息，并显示指导用户如何操作的信息。

外部接口：

1.F头接口，用于连接高频头；

2.串口，用于连接卫星信标机；

3.AGC采用接口，用于连接卫星信标机。

软件架构：

本产品软件设计包括如下部分：

1.电磁指南针驱动程序。实时将IMU采集到的寻星仪方位信息处理后传输给MCU。

2.加速度计驱动程序。实时将IMU采集到的寻星仪倾角信息处理后传给MCU。

3.调谐器驱动程序。MCU配置转发器参数命令给调谐器，驱动调谐器对LNB过来的信号进行选择滤波，获得对应转发器上的数据信号。

4.解调器驱动程序。MCU配置转发器参数命令给解调器，驱动解调器对TUNER过来的对应转发器上的信号进行解调制。

5.GPS驱动程序。解析GPS采集发送过来的NMEA0183协议数据给MCU。

6.键盘驱动程序。将用户按键信号传给MCU,完成相应功能。

7.显示屏驱动程序。驱动芯片接收MCU信号并驱动LCD屏显示相应信息。

8.显示屏UI设计。即显示屏显示界面内容的软件代码。

9.主程序框架。即寻星仪整个功能体系实现的逻辑过程的软件架构。

本实用新型的寻星仪中的模块，是描述的全面应用的情况，根据不同的应用情况，可以进行适当的取舍，从而达到降低产品尺寸，降低成本的目的，例如：

1本地经纬度可以通过键盘输入，也可以去掉，方便大量的仅仅在本地200公里以内活动的用户。

2IMU中，有三轴电子指南针，三轴倾角仪，三轴陀螺仪。指南针能实时提供寻星仪的指向方位信息，调星时只要调到目标方位即可；倾角仪能提供寻星仪的俯仰倾斜度等姿态信息；陀螺仪则能提供寻星仪绕X/Y/Z三轴的转动角速度信息，累积后即是寻星仪的转动角度。其中的3轴陀螺精确度较高，但仅仅是在进行微调的时候对用户有更细致的指导，有好处，但不重要，省成本起见，可以采用带加速度计的电子指南针模块即可。

本实用新型以上实施例简易寻星装置具体的步骤为：

1.安装寻星仪到天线上，对于便携式平板天线，一般平板天线直接配备寻星仪，对于抛物面天线，寻星仪和天线面的法线方向垂直安装在一起。

2.连接高频头与寻星仪

3.打开寻星仪电源

4.选择卫星，配置高频头参数(如果和上次一样，则不需要这个步骤)

5.在显示屏上显示信息包括：

6.根据目标俯仰角信息，上下调节俯仰角到目标角度,初步完成俯仰角即完成对准,

7.根据目标极化角信息，旋转天线面板调节极化角到目标角度，完成极化角的初步对准。

8.根据目标方位角信息，调节方位角使得天线指向卫星，当现在的方位角于目标方位角一致的时候，方位角即完成对准；

9.微调天线的方位使得接收信号强度和质量达到最大值。

10.微调天线的俯仰角使得接收信号强度和质量达到最大值。

本实用新型以上实施例的有益效果：

与其他的寻星仪相比，增加了惯性测量单元,能测量天线的方位，俯仰和极化姿态,根据测量的天线的姿态，指示用户进行正确的操作，从而达到快速对星的目的。

不要求天线水平放置,适用环境广泛,用IMU测量天线姿态,不需要有天线安装在水平面的要求，使得调节准确度更高,操作更为直观简便,对星效率大大提高。

对一些不了解当地环境，或者对寻星不熟悉的操作者，有很好的辅助作用。例如露营人员，牧民和矿业人员等。

本实用新型以上实施例的主要应用环境：

1.便携式直播***接收设备；

2.便携式平板***接收设备；

3.卫星通信便携站。

Claims (4)

1.一种简易寻星装置，包括微控制器、调谐器、解调器和显示屏，调谐器的输入端外接卫星天线高频头的信号输出端，控制端接微控制器的控制信号输出端；输出端接调谐器；解调器的控制端接微控制器的控制信号输出端，输出端接微控制器,其特征在于,包括惯性测量单元和天线控制模块，惯性测量单元的输出端接微控制器；天线控制模块的控制信号输入端接微控制器的控制信号输出端，控制信号输出端外接卫星天线高频头的选择开关的控制信号输入端。

2.根据权利要求1所述的简易寻星装置，其特征在于，包括全球定位模块，全球定位模块的输出端接微控制器。

3.根据权利要求1所述的简易寻星装置，其特征在于，包括键盘，键盘的输出端接微控制器。

4.根据权利要求1所述的简易寻星装置，其特征在于，惯性测量单元安装在卫星天线的天线上，以获得天线的倾斜角和方位角。