[发明专利]一种船载卫星通信系统及船载天线跟踪卫星的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种船载卫星通信系统及船载天线跟踪卫星的方法。

背景技术

载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使天线不受影响并始终对准卫星，这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。

卫星通信系统很好地解决了船体在姿态和航向连续变化的情况下，卫星天线波束始终指向距离地球36000公里外的通信卫星，能实时不间断地接收和发送文件、语音、视频、图像、传真等各种数据信息，实现了海上的通信链路，是当前卫星通信行业发展迅猛的应用领域，能满足各种军民用应急通信和移动条件下多媒体通信的需要。

船载卫星通信天线是卫星通信系统的重要组成部分，主要应用于近海及远洋航行的船只，随海浪颠簸起伏状态下跟踪对准卫星，完成通信信号的接收和发送。但相对海上恶劣的工作环境，现有动中通天线存在体积、重量大、安装复杂、稳定性不高等缺陷，导致卫星通信天线跟踪卫星的精度不高，天线寿命短等问题。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种船载卫星通信系统，其将MEMS惯性测量单元和伺服驱动单元安装在天线底座上，可确保卫星通信天线系统在浪涌状态下精确跟踪卫星，减少了MEMS惯性测量单元的安装复杂性，整体结构紧凑、体积小。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种船载卫星通信系统，其包括天线底座、卫星通信天线、MEMS惯性测量单元及伺服驱动单元；

所述卫星通信天线设置在所述天线底座上，用于收发地球同步轨道通信卫星或小倾角地球同步轨道通信卫星的Ku或者L波段通信信号；

所述MEMS惯性测量单元设置在所述天线底座上，用于获取船体的姿态参数；

所述伺服驱动单元设置在所述天线底座上，用于驱动所述卫星通信天线转动，以调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括GPS、姿态解算单元和控制单元；

所述GPS设置于所述天线底座上，用于获取船体的定位信息；

所述姿态解算单元用于根据目标卫星的对星参数、所述船体的定位信息以及姿态参数进行坐标变换和解算，并用于计算所述卫星通信天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；

所述控制单元用于根据计算的所述卫星通信天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角控制所述伺服驱动单元调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角。

进一步，所述卫星通信天线的高度小于30cm。

进一步，所述卫星通信天线为环焦天线，所述卫星通信天线的反射面为碳纤维反射面。

进一步，所述卫星通信天线的等效口径不小于85cm。

进一步，所述伺服驱动单元包括驱动电机和与所述驱动电机的输出轴连接的行星减速机。利用行星减速机减小力矩,从而可以使用更加微小的电机驱动。

进一步，所述天线罩的表面涂覆有耐高温透波材料。

本发明还提供一种船载卫星通信天线跟踪卫星的方法，其包括：

利用GPS获得船体所在的地理经度和维度，利用MEMS惯性测量单元获得船体的姿态参数；

姿态解算单元根据目标卫星的对星参数、所述船体的地理经度、维度以及所述船体的姿态参数进行坐标变换和解算，计算出天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；

控制单元根据所述计算出的方位角、俯仰角和极化角控制所述伺服驱动单元驱动所述卫星通信天线的转动。

进一步，还包括天线跟踪误差修正的步骤，具体包括：信标接收机将所述目标卫星的信标信号转换成直流信号，所述控制单元根据所述直流信号驱动所述卫星通信天线转动，调节跟踪误差。

进一步，还包括换星跟踪步骤，具体包括：

所述控制单元发送换星参数到所述姿态解算单元；

所述姿态解算单元根据所述换星参数、所述船体的地理经度、维度以及所述船体的姿态参数进行坐标变换和解算，计算出卫星通信天线对准换星后的目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；

所述控制单元根据计算的卫星通信天线对准换星后的目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角控制所述伺服驱动单元驱动所述卫星通信天线的转动。