市場(chǎng)需求
我國(guó)已成為世界大型客車(chē)生產(chǎn)基地，但目前的豪華客車(chē)上都沒(méi)有裝備可移動(dòng)接收衛(wèi)星電視節(jié)目的天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，只能收看車(chē)上固定的節(jié)目源。大型國(guó)際賽事期間，運(yùn)動(dòng)員希望在旅途中收看實(shí)時(shí)的電視轉(zhuǎn)播，所以實(shí)現(xiàn)在行駛的汽車(chē)上接收衛(wèi)星電視直接節(jié)目，是個(gè)急待開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。
火車(chē)、輪船、飛機(jī)也是一個(gè)很大的使用市場(chǎng)，但是它們使用的工作環(huán)境又各自不同，輪船左右搖擺，前后仰角幅度大，火車(chē)要過(guò)山洞，飛機(jī)要平衡等問(wèn)題都需要建立穩(wěn)定的平臺(tái)。
要想滿足市場(chǎng)的這些需求，就必須移植姿態(tài)測(cè)量中的高新技術(shù)，充分利用導(dǎo)彈制導(dǎo)和衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量技術(shù)，開(kāi)發(fā)車(chē)載接收衛(wèi)星電視天線的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。因?yàn)橐朐谝苿?dòng)中清晰地接收衛(wèi)星電視直播節(jié)目，天線增益要求就高，這樣天線的波束就很窄，此時(shí)要想提高精度，實(shí)時(shí)地跟蹤衛(wèi)星，使得天線中心軸始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，就必須采用姿態(tài)測(cè)量技術(shù)。
天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理
天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)主要由：陀螺傳感器，電子羅盤(pán)，單片機(jī)，伺服系統(tǒng)，衛(wèi)星電視接收天線，衛(wèi)星電視接收機(jī)，電壓/頻率(V/F)轉(zhuǎn)換模塊，北斗或 GPS 接收模塊等組成。
一、陀螺傳感器主要是用來(lái)測(cè)量汽車(chē)行駛的航向角，可選用俄羅斯全固態(tài)光纖陀螺傳感器或美國(guó)慣性陀螺傳感器，它們都具有體積小、重量輕、功耗低、啟動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn);隨機(jī)漂移小(<1°/h)，動(dòng)態(tài)范圍在±60°/s，標(biāo)度因子誤差<2%;通過(guò)對(duì)陀螺傳感器輸出的汽車(chē)航向角變化的角速率進(jìn)行積分，就能得到汽車(chē)行駛中的航向角變化量△θ 。
二、電子羅盤(pán)主要是用來(lái)測(cè)量衛(wèi)星電視天線的俯仰角和橫滾角變化量的傳感器，可以選用美國(guó)霍尼威爾公司生產(chǎn)的電子羅盤(pán)，它是以 NMEA 格式，通過(guò) RS232 串口提供俯仰角、橫滾角和航偏變化量的輸出。它具有響應(yīng)快速，最高可達(dá) 20Hz，響應(yīng)時(shí)間為 0.1s，航向精度為±0.5°，分辨率為 0.1°，傾斜角(俯仰、橫滾)在±40°，精度為±0.1°，可在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。
三、伺服系統(tǒng)包括了伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服馬達(dá)，考慮到車(chē)載條件下需長(zhǎng)時(shí)間免維護(hù)工作，可選用英國(guó) CT 公司的微型交流無(wú)刷伺服馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)器由微處理器來(lái)控制所有功能，還有產(chǎn)生供逆變器專(zhuān)用的可調(diào)脈沖寬度 PWM 輸出的 ASIC 芯片，用 ASIC的輸出來(lái)控制 IGBT 逆變器，它們是都封裝在一起的應(yīng)用模塊，能同時(shí)進(jìn)行單軸或多軸控制。全數(shù)字化可以消除模擬量控制存在的漂移，還能承受啟動(dòng)時(shí)負(fù)載的沖擊。如果選用直流伺服驅(qū)動(dòng)器和直流伺服馬達(dá)，雖然能夠提供線性控制、角速度控制、拉伸速率之間的良好同步，但是直流伺服馬達(dá)的電刷(即使是長(zhǎng)壽命電刷)須經(jīng)常更換，給售后服務(wù)、維修、備份帶來(lái)很多不便。
四、北斗或 GPS 接收模塊，它是用來(lái)測(cè)量汽車(chē)當(dāng)前經(jīng)緯度定位坐標(biāo)的，因?yàn)橥勇輦鞲衅鏖L(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)有零點(diǎn)漂移和隨機(jī)漂移，這樣會(huì)產(chǎn)生累積誤差，從而影響天線的跟蹤精度，所以每隔一兩個(gè)小時(shí)后就要用 GPS 給出的汽車(chē)當(dāng)前經(jīng)緯度定位坐標(biāo)和衛(wèi)星電視按收機(jī)輸出的自動(dòng)增益控制(AGC)信號(hào)來(lái)校正一次天線的位置，修正它的誤差使之重新對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。但汽車(chē)行駛在隧道、高層樓群、高架橋下以及密林等地段時(shí)，由于遮擋會(huì)使北斗或 GPS 定位失效，引入更大的誤差，這時(shí)就要采取推算定位(Dead Reckoning)進(jìn)行自律導(dǎo)航。有了 GPS 給出的汽車(chē)當(dāng)前經(jīng)緯度定位坐標(biāo)，再利用同步衛(wèi)星軌道的坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算公式就可以推導(dǎo)出衛(wèi)星電視天線應(yīng)保持的航向角和俯仰角。
五、車(chē)載衛(wèi)星電視天線選擇的是波導(dǎo)相控陣列天線，因?yàn)檫@種天線的饋源及其支撐遮擋最小，并且有較大的焦距直徑比 f/D，從而使天線的縱向尺寸變大，短徑降低，還能降低天線旁瓣電平和改善饋源的極化輻射電平。如果橫向安裝在汽車(chē)頂上有利用降低整體高度，便于汽車(chē)行駛。
整個(gè)系統(tǒng)的初始化條件是以電子羅盤(pán)數(shù)據(jù)的輸出為最高級(jí)別中斷，并選擇最高響應(yīng)頻率 20Hz 串行輸出俯仰角和橫滾角的變化量，來(lái)保持與陀螺傳感器測(cè)量到的航向角變化量同步，經(jīng)單片機(jī)中的 CPU 處理后以 20Hz 頻率驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)方向使天線中心軸始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤。衛(wèi)星電視接收機(jī)輸出的 AGC 模擬信號(hào)，經(jīng) V/F 模塊轉(zhuǎn)換成頻率后送單片機(jī)，以 50ms 定時(shí)中斷的單片機(jī)開(kāi)始對(duì) V/F 輸出的頻率計(jì)數(shù)，當(dāng)信號(hào)最大時(shí)，表示又重新捕獲到衛(wèi)星。
“衛(wèi)斯路”衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)
“衛(wèi)斯路”D 系列車(chē)載衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)是廈門(mén)直播星電子科技有限公司和國(guó)內(nèi)高校國(guó)內(nèi)著名高校合作開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一款技術(shù)先進(jìn)、收視快速、系統(tǒng)穩(wěn)定、安裝方便的高新產(chǎn)品，安裝在房車(chē)商務(wù)車(chē)大巴車(chē)上，用于車(chē)輛開(kāi)動(dòng)時(shí)接收衛(wèi)星電視節(jié)目的高科技產(chǎn)品。“衛(wèi)斯路”車(chē)載衛(wèi)星電視移動(dòng)接收天線配合直播衛(wèi)星機(jī)頂盒具有搜星快速準(zhǔn)確、電視信號(hào)清晰穩(wěn)定、適用范圍廣等特點(diǎn)，給人們旅途出行帶來(lái)實(shí)時(shí)豐富的資訊信息和娛樂(lè)享受。該產(chǎn)品支持中國(guó)直播衛(wèi)星的圓極化接收，可收看到中國(guó)九號(hào)直播衛(wèi)星上多套衛(wèi)視節(jié)目，具有物美價(jià)廉，多功能，高可靠，小型化，易安裝，重量輕等特點(diǎn)。
“衛(wèi)斯路”D320 車(chē)載衛(wèi)星天線能夠滿足我國(guó)陸地全部疆域的收視需求。在 2014 年夏天，“衛(wèi)斯路”天線做了祖國(guó)邊疆行的巡回測(cè)試，D320 天線無(wú)論是在帕米爾高原，在伊犁河谷，在漠河北極村，在撫遠(yuǎn)黑瞎子島，在三亞天涯海角，在西雙版納野象谷，還是在珠峰大本營(yíng)，都能可靠收視。“衛(wèi)斯路”D320 車(chē)載衛(wèi)星天線采用高性能元器件，國(guó)際名牌核心部件，嚴(yán)格的工藝流程生產(chǎn)，打造出高性價(jià)比的產(chǎn)品。產(chǎn)品被多家房車(chē)企業(yè)選用，諸如上汽大通、華晨科技、江鈴全順等車(chē)輛制造廠標(biāo)配，多家奔馳、考斯特改裝車(chē)廠使用。“衛(wèi)斯路”車(chē)載衛(wèi)星天線經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的顛簸路、急轉(zhuǎn)彎、淋雨測(cè)試，D 系列天線具備初次搜星時(shí)間短、斷信號(hào)恢復(fù)速度快、接收信號(hào)門(mén)限低等特點(diǎn)，在實(shí)測(cè)過(guò)程中接收信號(hào)穩(wěn)定、工作聲音小，產(chǎn)品質(zhì)量得到了車(chē)廠和客戶好評(píng)。
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