王洪海

摘要：本文主要將陀螺傳感器、電子羅盤以及GPS模塊進行了組合，從而使得車載衛(wèi)星電視實現(xiàn)了在行駛過程中靈敏的變換天線的接收方向，然后通過微處理器對信號進行處理后傳送到伺服驅(qū)動系統(tǒng)，這樣就可以利用伺服電動機實現(xiàn)天線的轉(zhuǎn)動，從而使得衛(wèi)星電視天線在汽車行駛過程中始終能夠?qū)市l(wèi)星方向。而且對車輛在長時間行駛過程中所產(chǎn)生的誤差積累也采取了相應(yīng)的措施進行修正，進一步保證了衛(wèi)星電視能夠正常工作。

關(guān)鍵詞：移動接收;衛(wèi)星電視;天線自動跟蹤系統(tǒng);多傳感器

引言

在多媒體行業(yè)中移動衛(wèi)星主要集中在移動衛(wèi)星電視、移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)等三個方面。移動衛(wèi)星在上述幾個方面的應(yīng)用過程體現(xiàn)出了最大的優(yōu)勢，對行業(yè)的發(fā)展也起到了極大的推動作用。

1 移動衛(wèi)星綜述

1.1 移動衛(wèi)星電視系統(tǒng)

本世紀初，福特汽車公司在其所有新出廠的汽車上配置了移動衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)，與此同時，波音公司也在其波音飛機上接入移動衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前在英國倫敦的出租車行業(yè)實現(xiàn)了普及應(yīng)用。

1.2 移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)

移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用使得人們在進行通訊過程中通訊成本得到了極大的削減，而移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)在海事方面的應(yīng)用使得還是衛(wèi)星通訊每分鐘僅需要2.5美元，即使在高速通訊的狀態(tài)下，每分鐘的通訊費用也僅僅75美元，由此可見，在遠距離通信領(lǐng)域移動通訊最新系統(tǒng)具有非常明顯的優(yōu)越性。

1.3 移動衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)

移動衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)應(yīng)推動了數(shù)字地球建設(shè)的發(fā)展，同時促進了信息全球化的建設(shè)。在我國在工業(yè)生產(chǎn)、能源開采、金融行業(yè)、軍事行業(yè)、地質(zhì)測繪等相關(guān)領(lǐng)域?qū)σ苿有l(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)的需求量非常大^[1]。在我國2008年北京奧運會上，移動衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，為我國實現(xiàn)科技奧運今天的巨大的貢獻。目前，一部分新聞采訪車還在使用傳統(tǒng)的固定方式進行轉(zhuǎn)換，而這種也不能轉(zhuǎn)播方式不能適用于實況轉(zhuǎn)播以及戰(zhàn)地記者采訪。但是利用移動接收衛(wèi)星電視的天線跟蹤系統(tǒng)，只要在系統(tǒng)中增設(shè)一個收發(fā)雙工器，這樣就能實現(xiàn)實時采訪及時轉(zhuǎn)播，極大地提升了新聞報道的時效性和真實性。

2 天線自動跟蹤系統(tǒng)的構(gòu)成基本原理

在亞太地區(qū)的宇宙空間中，靜止軌道上大約停留著70多顆類型以及功能都不相同的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星為人們提供了通信、英特網(wǎng)、多媒體等多種服務(wù)，我國在電視節(jié)目轉(zhuǎn)播過程中使用了11顆衛(wèi)星。

天線自動跟蹤系統(tǒng)主要是由陀螺傳感器、電子羅盤、CPU微處理器、伺服系統(tǒng)、單層裂縫平面天線等組成，其中CPU微處理器每16bit，伺服系統(tǒng)主要有伺服驅(qū)動器以及伺服電動機組成^[2]。

2.1 陀螺傳感器

陀螺傳感器的主要作用是測量汽車在行駛過程中航向角產(chǎn)生的變化。產(chǎn)自俄羅斯的全固體光纖陀螺傳感器以及美國的微電子機械系統(tǒng)慣性陀螺傳感器是目前市場上性價比比較高的兩種產(chǎn)品。美國的微電子機械系統(tǒng)慣性陀螺傳感器不僅體積小、重量輕，而且其在運行的過程中產(chǎn)生的功耗也比較低，啟動速度非?？?，在運行過程中產(chǎn)生的隨機漂移不超過1°/h;其動態(tài)范圍能夠控制在±60°/s;如傳感器在針對運動載體進行好像有變化角速度測量的時候主要是以16bit數(shù)字信號進行傳輸，在針對行駛汽車進行航向角變化量計算的時候主要使用的方法是積分法。

2.2 電子羅盤

電子羅盤的主要作用是針對衛(wèi)星電視天線跟蹤系統(tǒng)進行俯仰角和方位角這兩個傳感系統(tǒng)，我國的衛(wèi)星電視天線自動跟蹤系統(tǒng)主要使用的電子羅盤是產(chǎn)自美國霍尼韋爾公司，該電子羅盤在測量出俯仰角、方位角以及航偏變化量的時候主要使用的格式是NMEA，該格式信號經(jīng)過RS-232串口進行傳輸，該建筑還具有響應(yīng)速度快等優(yōu)點，其實一直想用時間為0.1秒，運行頻率能夠達到20Hz，針對航向進行測量的時候精度能夠達到0.5°，其實際的分辨率能夠達到0.1°，能夠在各種惡劣的環(huán)境下很好的完成任務(wù)。

2.3 伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)主要是由伺服驅(qū)動器和伺服電動機組成。由于車載移動衛(wèi)星電視在實際運用過程中必須要達到長期免維修的要求，而產(chǎn)自英國ct公司的微型交流無刷伺服電動機以及伺服驅(qū)動系統(tǒng)能夠很好的達到這一要求，因此在我國也實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。該伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動器非洲的衛(wèi)星的處理器，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對多種功能的控制，與此同時，該伺服系統(tǒng)中配備了ASIC芯片，因此在該伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能夠形成脈沖寬度變頻器。充分利用ASIC芯片美國產(chǎn)生非常穩(wěn)定的電壓脈沖寬度調(diào)制輸出，從而實現(xiàn)對雙層隔離變換器逆變器的控制，進一步來驅(qū)動伺服電動機。由于上述幾種設(shè)備都是進行整體分裝，因此能夠同時實現(xiàn)三種或者多種控制，在實際過程中運行非?？煽俊?/p>

2.4 GPS接收機模塊

GPS接收機模塊主要的作用是針對汽車當前的坐標位置進行測量，必須要經(jīng)歷長時間的運行，導(dǎo)致其在長期的運行過程中會產(chǎn)生零點漂移和隨機漂移誤差的積累，這樣就會對天線的跟蹤精度造成。因此，在實際的應(yīng)用過程中每間隔固定的時間就必須要使用GPS接收機對汽車空間位置進行定位，與此同時，還是要對衛(wèi)星電視接收機輸出的自動增益控制信號進行定位，并以此來對天線的位置進行校正，同時對積累誤差進行修正，讓衛(wèi)星天線重新對準衛(wèi)星的方向，而當汽車行駛到隧道、高架橋、森林等對GPS有遮擋作用的區(qū)域就會導(dǎo)致GPS定位失效，從而使得誤差積累更大，針對這種情況，必須要采取推算定位的方法來進行自律導(dǎo)航。

3 結(jié)束語

要想實現(xiàn)移動衛(wèi)星電視信號接收，就必須要設(shè)計出移動接收衛(wèi)星電視的天線自動跟蹤系統(tǒng)，并將一些成熟，技術(shù)以及先進的成果植入到該系統(tǒng)內(nèi)，這樣就能極大的提升移動接收衛(wèi)星電視的運行效率，目前正處于研發(fā)階段的有源相控陣天線一旦實現(xiàn)市場應(yīng)用，不僅能夠讓天線自動跟蹤系統(tǒng)的體積更小，而且設(shè)備的自身重量更輕。將其應(yīng)用到衛(wèi)星電視接收上，能夠極大的擴展衛(wèi)星多媒體業(yè)務(wù)。

參考文獻

[1]徐年，何奕成. 江蘇地震應(yīng)急指揮車衛(wèi)星電視天線對星系統(tǒng)設(shè)計[J]. 地震地磁觀測與研究，2016，37（05）：168-171.

[2]牛小驥，高鐘毓，張嶸，陳志勇. 基于微機械慣性傳感器的衛(wèi)星電視天線穩(wěn)定系統(tǒng)[J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報，2002（05）：12-16.

（作者單位：天津廣播電視臺）