一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，粗調(diào)包括：確定接收機(jī)的位置；選擇欲鎖定的衛(wèi)星；計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的俯仰角、方位角及極化角；手動(dòng)調(diào)整接收機(jī)的角度；微調(diào)包括：接收衛(wèi)星下行信標(biāo)信號(hào)并進(jìn)行可調(diào)帶寬內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào)功率計(jì)算；得出信號(hào)最大功率點(diǎn)；微調(diào)接收機(jī)的俯仰角和方位角，使之對(duì)準(zhǔn)最大功率點(diǎn)；微調(diào)極化角并觀察最大功率點(diǎn)，選定使功率最大的極化角。本發(fā)明可視化終端的界面實(shí)時(shí)顯示微調(diào)過(guò)程中帶寬內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，直觀地展示微調(diào)操作的結(jié)果是否準(zhǔn)確，微調(diào)操作方便且速度快；接收衛(wèi)星下行信標(biāo)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量，無(wú)需由天線發(fā)射信號(hào)，可有效避免臨星干擾的影響，使得衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量精確度更高。
【專利說(shuō)明】一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星 的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星通信具有三維無(wú)縫覆蓋能力、獨(dú)特靈活的普遍服務(wù)能力、覆蓋區(qū)域的可移動(dòng) 性、廣域復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成能力、廣域Internet交互連接能力，以及特有的廣域廣播與多播能 力，可以適用于多種業(yè)務(wù)，在軍事通信、移動(dòng)通信、應(yīng)急通信和廣播電視領(lǐng)域得到了越來(lái)越 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 迄今為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種業(yè)務(wù)能力、多種售價(jià)的衛(wèi)星地面站以滿足不同的場(chǎng)景 應(yīng)用需求，如車(chē)載"動(dòng)中通"通常應(yīng)用于車(chē)載平臺(tái)，且價(jià)格較為昂貴，但是局限是在某些汽車(chē) 不能到達(dá)的地方則無(wú)法使用。便攜式衛(wèi)星接收機(jī)就是一種不受任何載體限制、成本低廉的 衛(wèi)星通信終端。在使用過(guò)程中，工作人員攜帶或背負(fù)便攜式衛(wèi)星接收機(jī)到達(dá)使用現(xiàn)場(chǎng)，展開(kāi) 接收機(jī)的天線，鎖定衛(wèi)星(對(duì)星）后即可建立與指揮中心的連接。
[0004] 然而，傳統(tǒng)的便攜式衛(wèi)星接收機(jī)鎖定衛(wèi)星的方法大多只完成到粗調(diào)就結(jié)束對(duì)星操 作了，鎖定衛(wèi)星信號(hào)的準(zhǔn)確度較低，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信可靠性較差。另外，由于傳統(tǒng)便 攜式接收機(jī)的固有原因使得俯仰、方位、極化角的標(biāo)示不能無(wú)限細(xì)化，通常只能精確到度 (° )，這對(duì)手動(dòng)直接操作的精確程度造成了一定阻礙。
[0005] 如ZL200410064896. 6,便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速搜星方法和裝置，根據(jù)接收地緯 度和接收星座，由人工查表預(yù)置接收天線反射面方位和俯仰角度，將以預(yù)置方位為中心的 ±90°空域分成若干搜索區(qū)，逐個(gè)區(qū)域搜索，直到信號(hào)最大鎖定方位和俯仰。該傳統(tǒng)搜星方 法和裝置存在以下問(wèn)題：（1)利用機(jī)械化設(shè)計(jì)對(duì)空域?qū)崿F(xiàn)區(qū)域螺旋掃描，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且 設(shè)計(jì)成本較高；（2)由人工查表預(yù)置接收天線反射面方位和俯仰角度，人工工作量較大，智 能化程度低，且角度計(jì)算精確度不夠高；（3)鎖定衛(wèi)星的過(guò)程中只考慮俯仰角和方位角，未 考慮接收機(jī)天線的極化角，無(wú)法保證極化振子調(diào)整到與電磁波一致的方向，容易出現(xiàn)極化 干擾，直接影響對(duì)星精確度，從而影響衛(wèi)星信號(hào)接收效果。
[0006] 又如ZL201210286953. X，便攜式窄帶衛(wèi)星通信設(shè)備及其控制方法，根據(jù)GPS模塊 提取的本地信息，計(jì)算出本地位置相對(duì)于某顆通信衛(wèi)星的方位角和俯仰角；根據(jù)方位角、俯 仰角和極化角進(jìn)行粗調(diào)對(duì)星；信標(biāo)接收機(jī)使用第一帶寬判斷信號(hào)強(qiáng)度值，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度值 細(xì)調(diào)方位角、俯仰角和極化角，直到信號(hào)強(qiáng)度值最大。該對(duì)星方法存在以下問(wèn)題：（1)在衛(wèi) 星信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量過(guò)程中，該對(duì)星方法需要使用兩個(gè)帶寬，存在帶寬數(shù)量的限制；（2)在衛(wèi) 星信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量過(guò)程中：首先由天線發(fā)送一個(gè)射頻信號(hào)，然后再接收經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來(lái)的 射頻信號(hào)。由于在信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量時(shí)接收機(jī)天線只完成了粗調(diào)，并未完全對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，因此在向 衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)會(huì)因角度偏差而造成臨星干擾，直接影響了衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量精確度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)星精確度高的便攜式衛(wèi)星接 收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，根據(jù)欲鎖定信號(hào)衛(wèi)星的參數(shù)和接收機(jī)本地位置自主計(jì)算方位 角、俯仰角和極化角，計(jì)算精確度高、智能化程度高、使用方便；可視化終端的界面在微調(diào)過(guò) 程中一直顯示帶寬內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，直觀地展示微調(diào)操作的結(jié)果是否準(zhǔn)確，微調(diào)操作方便且 速度快；綜合考慮方位角、俯仰角和極化角，調(diào)整極化角使得極化振子調(diào)整到與電磁波一致 的方向，振子感應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度最大，可避免出現(xiàn)極化干擾，使得接收效果最佳，對(duì)星精確度 更高；首先檢測(cè)當(dāng)前接收的信號(hào)強(qiáng)度，得到最大點(diǎn)后漸進(jìn)減少帶寬，沒(méi)有帶寬數(shù)量的限制， 使得用戶看得更加清晰明了；接收衛(wèi)星下行信標(biāo)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量，無(wú)需由天線 發(fā)射信號(hào)，可有效避免臨星干擾的影響，使得衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量精確度更高。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi) 星的方法，它包括一個(gè)粗調(diào)步驟和一個(gè)微調(diào)步驟：
[0009] 所述的粗調(diào)步驟包括以下子步驟：
[0010] S101 :利用定位裝置確定便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的位置和方位；
[0011] S102 :選擇欲鎖定的衛(wèi)星；
[0012] S103 :根據(jù)衛(wèi)星及便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的位置信息，由便攜式衛(wèi)星接收機(jī)計(jì)算出該 衛(wèi)星相對(duì)于便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的俯仰角、方位角及極化角信息；
[0013] S104:根據(jù)各角度信息手動(dòng)調(diào)整便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的角度，使其大致對(duì)準(zhǔn)欲鎖定 的衛(wèi)星，完成粗調(diào)；
[0014] 所述的微調(diào)步驟包括以下子步驟：
[0015] S201 :在粗調(diào)基礎(chǔ)上，接收衛(wèi)星下行信標(biāo)信號(hào)并進(jìn)行一定可調(diào)帶寬內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào) 功率計(jì)算；
[0016] S202 :得出衛(wèi)星信號(hào)的最大功率點(diǎn)；
[0017] S203 :在可視化終端的功率指示下微調(diào)便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的俯仰角和方位角，使 之對(duì)準(zhǔn)該最大功率點(diǎn)；
[0018] 需要說(shuō)明的是，便攜式衛(wèi)星接收機(jī)可視化終端的界面在微調(diào)過(guò)程中一直顯示帶寬 內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，直觀顯示微調(diào)操作的結(jié)果是否準(zhǔn)確：方位角或俯仰角調(diào)整過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)信 標(biāo)頻點(diǎn)的強(qiáng)度下降，則說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，需返向調(diào)整；若強(qiáng)度提高，則說(shuō)明方向正確，繼續(xù) 向該方向調(diào)整；當(dāng)強(qiáng)度升到一定最大值后開(kāi)始下降，那這一最大值即為最佳方向，將方位角 和俯仰角固定在這一方向即可。
[0019] S204:微調(diào)極化角并觀察可視化終端的最大功率點(diǎn)，選定微調(diào)過(guò)程中使得功率最 大的極化角，完成微調(diào)。
[0020] 同樣的，便攜式衛(wèi)星接收機(jī)可視化終端的界面在微調(diào)過(guò)程中一直顯示帶寬內(nèi)的信 號(hào)強(qiáng)度，直觀顯示微調(diào)操作的結(jié)果是否準(zhǔn)確：極化角調(diào)整過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)信標(biāo)頻點(diǎn)的強(qiáng)度下 降，則說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，需返向調(diào)整；若強(qiáng)度提高，則說(shuō)明方向正確，繼續(xù)向該方向調(diào)整； 當(dāng)強(qiáng)度升到一定最大值后開(kāi)始下降，那這一最大值即為最佳方向，將極化角固定在這一方 向即可。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟S101所述的定位裝置包括GPS定位器或電子羅盤(pán)。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟S102所述的選擇欲鎖定的衛(wèi)星的方法為：通過(guò)便攜式衛(wèi)星接收機(jī) 的可視化終端界面輸入并選擇欲鎖定的衛(wèi)星。
[0023] 俯仰角、方位角和極化角的計(jì)算過(guò)程如下：
[0024] 衛(wèi)星接收機(jī)與靜止衛(wèi)星的連接線稱為直視線，直視線在地面上的投影，即衛(wèi)星接 收機(jī)與星下點(diǎn)間的弧線稱為衛(wèi)星接收機(jī)對(duì)靜止衛(wèi)星的方位線，方位線與直視線確定的平面 稱為方位面。方位角是指衛(wèi)星接收機(jī)所在經(jīng)線的正南方向按順時(shí)針?lè)较蚺c方位面所構(gòu)成的 夾角，用Z MAN表示，俯仰角是指衛(wèi)星接收機(jī)的方位線與直視線的夾角。
[0025] 圖1給出了靜止衛(wèi)星S與衛(wèi)星接收機(jī)A之間的幾何關(guān)系。圖中，A表示衛(wèi)星接收 機(jī)，S表示靜止衛(wèi)星，0表示地球地心，B為衛(wèi)星接收機(jī)A的經(jīng)線與赤道的交點(diǎn)，0與S的連 線在地球表面上的交點(diǎn)C稱為星下點(diǎn)，地球表面上通過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)的弧線AC稱為方位線， AN為AC的切線，AM為AB的切線，面0AS為方位角，D為切線AM與赤道平面的交點(diǎn)，E為切 線AN與赤道平面的交點(diǎn)。
[0026] 設(shè)衛(wèi)星接收機(jī)A的經(jīng)度和緯度分別為灼和Θ i，靜止衛(wèi)星經(jīng)度為朽，經(jīng)度差

【權(quán)利要求】
1. 一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，它包括一個(gè)粗調(diào)步驟和一個(gè)微調(diào)步 驟，其特征在于： 所述的粗調(diào)步驟包括以下子步驟： 5101 :利用定位裝置確定便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的位置和方位； 5102 :選擇欲鎖定的衛(wèi)星； 5103 :根據(jù)衛(wèi)星及便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的位置信息，計(jì)算出該衛(wèi)星相對(duì)于便攜式衛(wèi)星接 收機(jī)的俯仰角、方位角及極化角信息； 5104 :根據(jù)各角度信息手動(dòng)調(diào)整便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的角度，使其大致對(duì)準(zhǔn)欲鎖定的衛(wèi) 星，完成粗調(diào)； 所述的微調(diào)步驟包括以下子步驟： 5201 :在粗調(diào)基礎(chǔ)上，接收衛(wèi)星下行信標(biāo)信號(hào)并進(jìn)行一定可調(diào)帶寬內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào)功率 計(jì)算； 5202 :得出衛(wèi)星信號(hào)的最大功率點(diǎn)； 5203 :在可視化終端的功率指示下微調(diào)便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的俯仰角和方位角，使之對(duì) 準(zhǔn)該最大功率點(diǎn)； S204:微調(diào)極化角并觀察可視化終端的最大功率點(diǎn)，選定微調(diào)過(guò)程中使得功率最大的 極化角，完成微調(diào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，其特征在于： 步驟S101所述的定位裝置包括GPS定位器或電子羅盤(pán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，其特征在于： 步驟S102所述的選擇欲鎖定的衛(wèi)星的方法為：通過(guò)便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的可視化終端界面 輸入并選擇欲鎖定的衛(wèi)星。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，其特征在于： 所述的步驟S103完成衛(wèi)星相對(duì)于便攜式衛(wèi)星接收機(jī)的俯仰角、方位角及極化角計(jì)算后，還 包括一個(gè)根據(jù)便攜式衛(wèi)星接收機(jī)和衛(wèi)星經(jīng)度關(guān)系修正方位角的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式衛(wèi)星接收機(jī)快速鎖定衛(wèi)星的方法，其特征在于： 所述的衛(wèi)星信號(hào)功率計(jì)算步驟采用分裂基FFT算法： 設(shè)序列x(n)長(zhǎng)度為N，則分裂基FFT的表達(dá)式X(k)可用下式表示：

【文檔編號(hào)】H04B7/185GK104125002SQ201310148398
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】丁偉, 張春陽(yáng), 張敏 申請(qǐng)人:成都國(guó)恒空間技術(shù)工程有限公司