專利名稱：車載衛(wèi)星天線接收站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車載用衛(wèi)星天線接收控制裝置。
背景技術(shù)：
在車載系統(tǒng)(例如火車、汽車、輪船)的運動過程中收看電視，由于行進方向的變化，或是路況的顛簸，會造成電視接收信號的不精確。目前，在國內(nèi)的各種交通車載中，電視系統(tǒng)的播放往往是電視錄像，不能播放時實新聞或節(jié)目。
近年來，采用小口徑天線的車載衛(wèi)星天線得到越來越廣泛的應用，在大型活動新聞采訪、救災搶險現(xiàn)場報道、反恐現(xiàn)場等活動中，車站衛(wèi)星天線以體積小、成本低、智能化、可靠性高、維護簡單等特點備受青睞。由于車載站地址不固定，每到一個地點需要重新對星建立信道鏈接，加之目前車載衛(wèi)星站為了實現(xiàn)天線小型化，一般使用Ku波段通信，天線方向圖比較尖銳，對星難度比C波段大，而車載衛(wèi)星站所擔負的又常常是對時效性要求較高的通信任務，因此快速準確地對星就成為衡量車載衛(wèi)星站應用性能的重要指標之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種對星準確的車載衛(wèi)星天線接收站。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是車載衛(wèi)星天線接收站，它包括天線鍋1、連桿2、支撐桿3、高頻頭4、第一(俯仰)減速器5、俯仰電機6、固定板7、回轉(zhuǎn)盤8、固定盤9、方位旋轉(zhuǎn)軸11、第二(方位旋轉(zhuǎn))減速器12、方位旋轉(zhuǎn)電機13、支撐板14、俯仰軸15、控制系統(tǒng)，連桿2的上端與天線鍋1固定連接，連桿2的下端與俯仰軸15固定連接，支撐桿3的一端與連桿2固定連接，支撐桿3的另一端設有高頻頭4；固定板7、支撐板14的下端分別與回轉(zhuǎn)盤8固定連接，俯仰軸15的一端由第一軸承20與支撐板14相連，俯仰軸15的另一端穿過固定板7上的俯仰軸孔，第一減速器5與固定板7固定連接，第一減速器5的輸出端與俯仰軸15的另一端固定連接，俯仰電機6與第一減速器5的殼體固定連接，俯仰電機6的輸出軸與第一減速器5的輸入端固定連接；回轉(zhuǎn)盤8位于固定盤9的上方，固定盤9上設有方位旋轉(zhuǎn)軸孔10，第二減速器12與固定盤9固定連接，第二減速器12的輸出端與方位旋轉(zhuǎn)軸11的下端固定連接，方位旋轉(zhuǎn)軸11的上端穿過方位旋轉(zhuǎn)軸孔10與回轉(zhuǎn)盤8固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機13與第二減速器12的殼體固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機13的輸出軸與第二減速器12的輸入端固定連接；俯仰電機6、方位旋轉(zhuǎn)電機13由導線與控制系統(tǒng)相連；其特征在于第一減速器5、第二減速器12分別包括殼體25、蝸桿16、測速齒輪17、光槽傳感器18、第二軸承21、蝸輪22、滑動軸承26、第三軸承27、第四軸承32、輸出軸31，蝸桿16的兩端部分別由第三軸承27、第四軸承32與殼體25相連，蝸桿16的一端為輸入端，蝸桿16上設有測速齒輪17，測速齒輪17處設有光槽傳感器18，蝸桿16與蝸輪22相嚙合；蝸輪22固定在輸出軸31上，輸出軸31分別由第二軸承21、滑動軸承26與殼體25相連，輸出軸31的輸出端位于殼體25外，光槽傳感器18由導線與控制系統(tǒng)相連。
所述的輸出軸31上固定有原位輪24，原位輪24上裝有磁頭，原位輪24處設有干簧管23，干簧管23、原位輪24位于殼體25內(nèi)，干簧管23由固定塊與殼體25固定連接，干簧管23由導線與控制系統(tǒng)相連。
所述的蝸桿16下設有調(diào)節(jié)板28，調(diào)節(jié)板28下方的殼體25上設有緊頂螺堵孔，緊頂螺堵29旋入緊頂螺堵孔內(nèi)，彈簧30的上下端分別與調(diào)節(jié)板28、緊頂螺堵29相接觸。
本實用新型的第一(第二)減速器內(nèi)設測速齒輪17、光槽傳感器18，能準確、快速測出減速器的轉(zhuǎn)速，并由控制系統(tǒng)發(fā)出指令進行及時調(diào)整，因而對星快速準確。減速器采用蝸桿16、蝸輪22，有自鎖功能，定位準確。
本實用新型采用干簧管23、原位輪24，在原位輪上粘有磁鐵，其通斷速度快，其開關(guān)速度要比一般的電磁繼電器快5~10倍。當原位輪磁鐵部分轉(zhuǎn)向干簧管23時，干簧管23在磁場作用下，接點吸合，電路接通，當原位磁鐵部分轉(zhuǎn)離干簧管23時，接點松開，電路斷開，通過電路的通斷，單片機89C52的P1.6和P1.7腳呈現(xiàn)高或低電平，實現(xiàn)原位定位，有利于角度讀數(shù)的準確。
本實用新型采用蝸桿16下設有調(diào)節(jié)板28、緊頂螺堵29、彈簧30，實現(xiàn)蝸桿16、蝸輪22的間隙可調(diào)，減少誤差。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型的第一(第二)減速器的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖2的右視圖圖4是圖2的俯視圖圖5是本實用新型控制系統(tǒng)的原理框圖圖中1-天線鍋，2-連桿，3-支撐桿，4-高頻頭，5-第一(俯仰)減速器，6-俯仰電機，7-固定板，8-回轉(zhuǎn)盤，9-固定盤，10-方位旋轉(zhuǎn)軸孔，11-方位旋轉(zhuǎn)軸，12-第二(方位旋轉(zhuǎn))減速器，13-方位旋轉(zhuǎn)電機，14-支撐板，15-俯仰軸，16-蝸桿，17-測速齒輪，18-光槽傳感器，19-端蓋，20-第一軸承，21-第二軸承，22-蝸輪，23-干簧管，24-原位輪，25-殼體，26-滑動軸承，27-第三軸承，28-調(diào)節(jié)板，29-緊頂螺堵，30-彈簧，31-輸出軸，32-第四軸承。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，車載衛(wèi)星天線接收站，它包括天線鍋1、連桿2、支撐桿3、高頻頭4、第一(俯仰)減速器5、俯仰電機6、固定板7、回轉(zhuǎn)盤8、固定盤9、方位旋轉(zhuǎn)軸11、第二(方位旋轉(zhuǎn))減速器12、方位旋轉(zhuǎn)電機13、支撐板14、俯仰軸15、控制系統(tǒng)，連桿2的上端與天線鍋1固定連接，連桿2的下端與俯仰軸15固定連接(由HALF法蘭緊固連接)，支撐桿3的一端與連桿2固定連接，支撐桿3的另一端設有高頻頭4；固定板7、支撐板14的下端分別與回轉(zhuǎn)盤8固定連接，俯仰軸15的一端由第一軸承20與支撐板14相連，俯仰軸15的另一端穿過固定板7上的俯仰軸孔，第一減速器5與固定板7固定連接，第一減速器5的輸出端與俯仰軸15的另一端固定連接(插入式固定連接)，俯仰電機6與第一減速器5的殼體固定連接，俯仰電機6的輸出軸與第一減速器5的輸入端固定連接；回轉(zhuǎn)盤8位于固定盤9的上方，固定盤9上設有方位旋轉(zhuǎn)軸孔10，第二減速器12與固定盤9固定連接，第二減速器12的輸出端與方位旋轉(zhuǎn)軸11的下端固定連接(插入式固定連接)，方位旋轉(zhuǎn)軸11的上端穿過方位旋轉(zhuǎn)軸孔10與回轉(zhuǎn)盤8固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機13與第二減速器12的殼體固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機13的輸出軸與第二減速器12的輸入端固定連接；俯仰電機6、方位旋轉(zhuǎn)電機13由導線與控制系統(tǒng)相連；第一減速器5與第二減速器12結(jié)構(gòu)相同，第一減速器5、第二減速器12分別包括殼體25、蝸桿16、測速齒輪17、光槽傳感器18、第二軸承21、蝸輪22、滑動軸承26、第三軸承27、第四軸承32、輸出軸31，蝸桿16的兩端部分別由第三軸承27、第四軸承32與殼體25相連，蝸桿16的一端為輸入端，蝸桿16上設有測速齒輪17，測速齒輪17處設有光槽傳感器18，蝸桿16與蝸輪22相嚙合；蝸輪22固定在輸出軸31上，輸出軸31分別由第二軸承21、滑動軸承26與殼體25相連，輸出軸31的輸出端位于殼體25外，光槽傳感器18由導線與控制系統(tǒng)相連。
所述的輸出軸31上固定有原位輪24，原位輪24上裝有磁頭，原位輪24處設有干簧管23，干簧管23、原位輪24位于殼體25內(nèi)，干簧管23由固定塊與殼體25固定連接，干簧管23由導線與控制系統(tǒng)相連。在原位輪上粘有磁鐵，干簧管23和磁鐵相當于一個開關(guān)傳感器，其通斷速度快，其開關(guān)速度要比一般的電磁繼電器快5~10倍。當原位輪磁鐵部分轉(zhuǎn)向干簧管23時，干簧管23在磁場作用下，接點吸合，電路接通，當原位磁鐵部分轉(zhuǎn)離干簧管23時，接點松開，電路斷開，通過電路的通斷，單片機89C52的P1.6和P1.7腳呈現(xiàn)高或低電平，實現(xiàn)原位定位，有利于角度讀數(shù)的準確。
所述的蝸桿16下設有調(diào)節(jié)板28，調(diào)節(jié)板28下方的殼體25上設有緊頂螺堵孔，緊頂螺堵29旋入緊頂螺堵孔內(nèi)，彈簧30的上下端分別與調(diào)節(jié)板28、緊頂螺堵29相接觸。
如圖5所示，控制系統(tǒng)主要由單片機測控系統(tǒng)、電機正反轉(zhuǎn)控制電路、數(shù)字羅盤模塊組成。通過控制面板上的按鍵進行信號輸入，單片機測控系統(tǒng)對輸入的信號進行處理，讀取數(shù)字羅盤數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)手動對星、自動對星、記憶對星位置等功能。
單片機測控系統(tǒng)控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的控制功能比較復雜，主要體現(xiàn)在俯仰角、方位角的確定及顯示，數(shù)字羅盤(或稱電子羅盤)對停車位置的角度補償，單片機與PC機的通訊，電機驅(qū)動，手動微調(diào)控制，自動控制，衛(wèi)星位置的儲存，位置傳感器反饋信號的處理。因此，根據(jù)要實現(xiàn)的這些功能，控制系統(tǒng)采用8051單片機對它進行控制。
電機正反轉(zhuǎn)控制電路下面以方位角的正反轉(zhuǎn)來舉例說明。當從控制面板按鍵輸入方位角增加時，單片機測控系統(tǒng)(或稱單片機處理系統(tǒng))通過I2C總線讀入PCF8574數(shù)據(jù)，然后通過I2C總線對另一片PCF8574寫入數(shù)據(jù)，然后通過TLP521及控制電路對繼電器輸入控制信號，從而控制電機的正反轉(zhuǎn)。
數(shù)字羅盤模塊對于天線姿態(tài)，主要的就是獲取到天線的實際俯仰角和方位角，姿態(tài)傳感器安裝在天線系統(tǒng)上就可以不用考慮車體的姿態(tài)，簡化系統(tǒng)設計。在本系統(tǒng)中選用了ZCC-D-I-485電子羅盤。它是一款低成本兩軸數(shù)字羅盤，輸入電壓低，功耗小。其工作原理是通過磁傳感器測量磁場在X軸、Y軸的磁場分量，通過計算，得出方位角度，之后通過標準的RS485接口輸出給單片機。該產(chǎn)品精度高，運行平穩(wěn)，動態(tài)平衡調(diào)整，傳輸距離遠，傳輸抗干擾能力強，并具有標定及越限報警的功能，其輸出波特率可調(diào)，可選擇連續(xù)輸出及詢問輸出方式，同時具有安裝角和磁偏角補償功能。電子羅盤使用半雙工的通訊方式，通信的過程為一問一答式。
控制系統(tǒng)通訊控制系統(tǒng)與PC機采用RS485通訊，因為電子羅盤與單片機之間是RS485通訊，而且RS485具有一口多聯(lián)的功能。RS485是一種多發(fā)送器的電路標準，允許雙導線上一個發(fā)送器驅(qū)動32個負載設備，負載設備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器(發(fā)送器和收發(fā)器的組合)。電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛收發(fā)器、接收器、組合收發(fā)器。RS485沒有規(guī)定在何時控制發(fā)送器發(fā)送或接收器接收數(shù)據(jù)的規(guī)則。
程序控制部分單片機程序采用KEIL C51編寫。軟件主要包括三個部分自動信息采集、參數(shù)計算、控制及執(zhí)行。
自動信息采集模塊負責與電子羅盤通信，從中獲取車體的姿態(tài)信息。車體的姿態(tài)信息在車子停穩(wěn)，打開天線系統(tǒng)后采集并輸送到控制單元，作為下一步控制的依據(jù)。
參數(shù)計算模塊需要計算的主要參數(shù)只有一個，即對車體不同位置的補償角度。計算這個參數(shù)必須的信息有2個存儲前車體與正北的夾角、現(xiàn)在車體與正北的夾角。獲取到這些信息之后，軟件依據(jù)相關(guān)公式計算出天線的方位角。實際工作中由于對方位的判斷是依據(jù)磁北，而磁北與真北之間的磁偏角隨時間和地理位置會有一定變化，可以根據(jù)地磁圖采用劃區(qū)查表的方法獲得。因此，根據(jù)此信息計算出的方位角和俯仰角還需要進一步修正才能得到天線最終應該達到的物理位置，后續(xù)的控制軟件將以修正之后的參數(shù)作為控制電機轉(zhuǎn)動的依據(jù)。
控制及執(zhí)行模塊根據(jù)參數(shù)計算結(jié)果產(chǎn)生控制信息，在架設開始后按照先俯仰后方位的順序驅(qū)動電機使天線指向預期位置。此外，控制軟件還可以根據(jù)當時信號的強弱對電機轉(zhuǎn)動進行微調(diào)以使天線對星精度更高。對星完成后，控制軟件記錄衛(wèi)星天線在架設時方位和俯仰上實際轉(zhuǎn)動的角度作為天線收起時電機轉(zhuǎn)角的依據(jù)。天線收起的過程相比架設過程要簡單得多，只需要讓天線按照相反的方向依據(jù)天線架設完成后記錄下來的天線實際轉(zhuǎn)角回到升起前狀態(tài)。
上位機程序采用C++Builder軟件編制。主要實現(xiàn)從單片機中獲取信息，可以看到存儲單元中存儲的衛(wèi)星信號，也可以從上位機程序界面中對控制系統(tǒng)進行控制。
權(quán)利要求1.車載衛(wèi)星天線接收站，它包括天線鍋(1)、連桿(2)、支撐桿(3)、高頻頭(4)、第一減速器(5)、俯仰電機(6)、固定板(7)、回轉(zhuǎn)盤(8)、固定盤(9)、方位旋轉(zhuǎn)軸(11)、第二減速器(12)、方位旋轉(zhuǎn)電機(13)、支撐板(14)、俯仰軸(15)、控制系統(tǒng)，連桿(2)的上端與天線鍋(1)固定連接，連桿(2)的下端與俯仰軸(15)固定連接，支撐桿(3)的一端與連桿(2)固定連接，支撐桿(3)的另一端設有高頻頭(4)；固定板(7)、支撐板(14)的下端分別與回轉(zhuǎn)盤(8)固定連接，俯仰軸(15)的一端由第一軸承(20)與支撐板(14)相連，俯仰軸(15)的另一端穿過固定板(7)上的俯仰軸孔，第一減速器(5)與固定板(7)固定連接，第一減速器(5)的輸出端與俯仰軸(15)的另一端固定連接，俯仰電機(6)與第一減速器(5)的殼體固定連接，俯仰電機(6)的輸出軸與第一減速器(5)的輸入端固定連接；回轉(zhuǎn)盤(8)位于固定盤(9)的上方，固定盤(9)上設有方位旋轉(zhuǎn)軸孔(10)，第二減速器(12)與固定盤(9)固定連接，第二減速器(12)的輸出端與方位旋轉(zhuǎn)軸(11)的下端固定連接，方位旋轉(zhuǎn)軸(11)的上端穿過方位旋轉(zhuǎn)軸孔(10)與回轉(zhuǎn)盤(8)固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機(13)與第二減速器(12)的殼體固定連接，方位旋轉(zhuǎn)電機(13)的輸出軸與第二減速器(12)的輸入端固定連接；俯仰電機(6)、方位旋轉(zhuǎn)電機(13)由導線與控制系統(tǒng)相連；其特征在于第一減速器(5)、第二減速器(12)分別包括殼體(25)、蝸桿(16)、測速齒輪(17)、光槽傳感器(18)、第二軸承(21)、蝸輪(22)、滑動軸承(26)、第三軸承(27)、第四軸承(32)、輸出軸(31)，蝸桿(16)的兩端部分別由第三軸承(27)、第四軸承(32)與殼體(25)相連，蝸桿(16)的一端為輸入端，蝸桿(16)上設有測速齒輪(17)，測速齒輪(17)處設有光槽傳感器(18)，蝸桿(16)與蝸輪(22)相嚙合；蝸輪(22)固定在輸出軸(31)上，輸出軸(31)分別由第二軸承(21)、滑動軸承(26)與殼體(25)相連，輸出軸(31)的輸出端位于殼體(25)外，光槽傳感器(18)由導線與控制系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載衛(wèi)星天線接收站，其特征在于所述的輸出軸(31)上固定有原位輪(24)，原位輪(24)上裝有磁頭，原位輪(24)處設有干簧管(23)，干簧管(23)、原位輪(24)位于殼體(25)內(nèi)，干簧管(23)由固定塊與殼體(25)固定連接，干簧管(23)由導線與控制系統(tǒng)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載衛(wèi)星天線接收站，其特征在于所述的蝸桿(16)下設有調(diào)節(jié)板(28)，調(diào)節(jié)板(28)下方的殼體(25)上設有緊頂螺堵孔，緊頂螺堵(29)旋入緊頂螺堵孔內(nèi)，彈簧(30)的上下端分別與調(diào)節(jié)板(28)、緊頂螺堵(29)相接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種車載用衛(wèi)星天線接收控制裝置。車載衛(wèi)星天線接收站，它包括天線鍋(1)、連桿(2)、支撐桿(3)、高頻頭(4)、第一減速器(5)、俯仰電機(6)、固定板(7)、回轉(zhuǎn)盤(8)、固定盤(9)、方位旋轉(zhuǎn)軸(11)、第二減速器(12)、方位旋轉(zhuǎn)電機(13)、支撐板(14)、俯仰軸(15)、控制系統(tǒng)，其特征在于第一減速器(5)、第二減速器(12)分別包括殼體(25)、蝸桿(16)、測速齒輪(17)、光槽傳感器(18)、第二軸承(21)、蝸輪(22)、滑動軸承(26)、第三軸承(27)、第四軸承(32)、輸出軸(31)，蝸桿(16)上設有測速齒輪(17)，測速齒輪(17)處設有光槽傳感器(18)；光槽傳感器(18)由導線與控制系統(tǒng)相連。它具有對星準確的特點。
文檔編號H01Q3/08GK2867626SQ20052009848
公開日2007年2月7日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者莫易敏, 余先濤, 潘運平, 劉衛(wèi), 柴小波, 鄭曉娟 申請人:武漢理工大學