移动接收卫星电视的天线自动跟踪系统分析

王洪海

摘要：本文主要将陀螺传感器、电子罗盘以及GPS模块进行了组合，从而使得车载卫星电视实现了在行驶过程中灵敏的变换天线的接收方向，然后通过微处理器对信号进行处理后传送到伺服驱动系统，这样就可以利用伺服电动机实现天线的转动，从而使得卫星电视天线在汽车行驶过程中始终能够对准卫星方向。而且对车辆在长时间行驶过程中所产生的误差积累也采取了相应的措施进行修正，进一步保证了卫星电视能够正常工作。

关键词：移动接收;卫星电视;天线自动跟踪系统;多传感器

引言

在多媒体行业中移动卫星主要集中在移动卫星电视、移动卫星通信系统以及移动卫星网络接入系统等三个方面。移动卫星在上述几个方面的应用过程体现出了最大的优势，对行业的发展也起到了极大的推动作用。

1 移动卫星综述

1.1 移动卫星电视系统

本世纪初，福特汽车公司在其所有新出厂的汽车上配置了移动卫星电视接收系统，与此同时，波音公司也在其波音飞机上接入移动卫星电视接收系统，该系统目前在英国伦敦的出租车行业实现了普及应用。

1.2 移动卫星通信系统

移动卫星通信系统的应用使得人们在进行通讯过程中通讯成本得到了极大的削减，而移动卫星通信系统在海事方面的应用使得还是卫星通讯每分钟仅需要2.5美元，即使在高速通讯的状态下，每分钟的通讯费用也仅仅75美元，由此可见，在远距离通信领域移动通讯最新系统具有非常明显的优越性。

1.3 移动卫星通信网络接入系统

移动卫星通讯网络接入系统应推动了数字地球建设的发展，同时促进了信息全球化的建设。在我国在工业生产、能源开采、金融行业、军事行业、地质测绘等相关领域对移动卫星通讯网络接入系统的需求量非常大^[1]。在我国2008年北京奥运会上，移动卫星通信网络接入系统，为我国实现科技奥运今天的巨大的贡献。目前，一部分新闻采访车还在使用传统的固定方式进行转换，而这种也不能转播方式不能适用于实况转播以及战地记者采访。但是利用移动接收卫星电视的天线跟踪系统，只要在系统中增设一个收发双工器，这样就能实现实时采访及时转播，极大地提升了新闻报道的时效性和真实性。

2 天线自动跟踪系统的构成基本原理

在亚太地区的宇宙空间中，静止轨道上大约停留着70多颗类型以及功能都不相同的卫星，这些卫星为人们提供了通信、英特网、多媒体等多种服务，我国在电视节目转播过程中使用了11颗卫星。

天线自动跟踪系统主要是由陀螺传感器、电子罗盘、CPU微处理器、伺服系统、单层裂缝平面天线等组成，其中CPU微处理器每16bit，伺服系统主要有伺服驱动器以及伺服电动机组成^[2]。

2.1 陀螺传感器

陀螺传感器的主要作用是测量汽车在行驶过程中航向角产生的变化。产自俄罗斯的全固体光纤陀螺传感器以及美国的微电子机械系统惯性陀螺传感器是目前市场上性价比比较高的两种产品。美国的微电子机械系统惯性陀螺传感器不仅体积小、重量轻，而且其在运行的过程中产生的功耗也比较低，启动速度非常快，在运行过程中产生的随机漂移不超过1°/h;其动态范围能够控制在±60°/s;如传感器在针对运动载体进行好像有变化角速度测量的时候主要是以16bit数字信号进行传输，在针对行驶汽车进行航向角变化量计算的时候主要使用的方法是积分法。

2.2 电子罗盘

电子罗盘的主要作用是针对卫星电视天线跟踪系统进行俯仰角和方位角这两个传感系统，我国的卫星电视天线自动跟踪系统主要使用的电子罗盘是产自美国霍尼韦尔公司，该电子罗盘在测量出俯仰角、方位角以及航偏变化量的时候主要使用的格式是NMEA，该格式信号经过RS-232串口进行传输，该建筑还具有响应速度快等优点，其实一直想用时间为0.1秒，运行频率能够达到20Hz，针对航向进行测量的时候精度能够达到0.5°，其实际的分辨率能够达到0.1°，能够在各种恶劣的环境下很好的完成任务。

2.3 伺服系统

伺服系统主要是由伺服驱动器和伺服电动机组成。由于车载移动卫星电视在实际运用过程中必须要达到长期免维修的要求，而产自英国ct公司的微型交流无刷伺服电动机以及伺服驱动系统能够很好的达到这一要求，因此在我国也实现了广泛应用。该伺服系统中的驱动器非洲的卫星的处理器，因此能够实现对多种功能的控制，与此同时，该伺服系统中配备了ASIC芯片，因此在该伺服系统的基础上能够形成脉冲宽度变频器。充分利用ASIC芯片美国产生非常稳定的电压脉冲宽度调制输出，从而实现对双层隔离变换器逆变器的控制，进一步来驱动伺服电动机。由于上述几种设备都是进行整体分装，因此能够同时实现三种或者多种控制，在实际过程中运行非常可靠。

2.4 GPS接收机模块

GPS接收机模块主要的作用是针对汽车当前的坐标位置进行测量，必须要经历长时间的运行，导致其在长期的运行过程中会产生零点漂移和随机漂移误差的积累，这样就会对天线的跟踪精度造成。因此，在实际的应用过程中每间隔固定的时间就必须要使用GPS接收机对汽车空间位置进行定位，与此同时，还是要对卫星电视接收机输出的自动增益控制信号进行定位，并以此来对天线的位置进行校正，同时对积累误差进行修正，让卫星天线重新对准卫星的方向，而当汽车行驶到隧道、高架桥、森林等对GPS有遮挡作用的区域就会导致GPS定位失效，从而使得误差积累更大，针对這种情况，必须要采取推算定位的方法来进行自律导航。

3 结束语

要想实现移动卫星电视信号接收，就必须要设计出移动接收卫星电视的天线自动跟踪系统，并将一些成熟，技术以及先进的成果植入到该系统内，这样就能极大的提升移动接收卫星电视的运行效率，目前正处于研发阶段的有源相控阵天线一旦实现市场应用，不仅能够让天线自动跟踪系统的体积更小，而且设备的自身重量更轻。将其应用到卫星电视接收上，能够极大的扩展卫星多媒体业务。

参考文献

[1]徐年，何奕成. 江苏地震应急指挥车卫星电视天线对星系统设计[J]. 地震地磁观测与研究，2016，37（05）：168-171.

[2]牛小骥，高钟毓，张嵘，陈志勇. 基于微机械惯性传感器的卫星电视天线稳定系统[J]. 中国惯性技术学报，2002（05）：12-16.

（作者单位：天津广播电视台）