市场需求

  我国已成为世界大型客车生产基地，但目前的豪华客车上都没有装备可移动接收卫星电视节目的天线自动跟踪系统，只能收看车上固定的节目源。大型国际赛事期间，运动员希望在旅途中收看实时的电视转播，所以实现在行驶的汽车上接收卫星电视直接节目，是个急待开发的项目。

  火车、轮船、飞机也是一个很大的使用市场，但是它们使用的工作环境又各自不同，轮船左右摇摆，前后仰角幅度大，火车要过山洞，飞机要平衡等问题都需要建立稳定的平台。

  要想满足市场的这些需求，就必须移植姿态测量中的高新技术，充分利用导弹制导和卫星姿态测量技术，开发车载接收卫星电视天线的自动跟踪系统。因为要想在移动中清晰地接收卫星电视直播节目，天线增益要求就高，这样天线的波束就很窄，此时要想提高精度，实时地跟踪卫星，使得天线中心轴始终对准卫星，就必须采用姿态测量技术。

  天线自动跟踪系统的构成与工作原理

  天线自动跟踪系统主要由：陀螺传感器，电子罗盘，单片机，伺服系统，卫星电视接收天线，卫星电视接收机，电压/频率(V/F)转换模块，北斗或 GPS 接收模块等组成。

  一、陀螺传感器主要是用来测量汽车行驶的航向角，可选用俄罗斯全固态光纤陀螺传感器或美国惯性陀螺传感器，它们都具有体积小、重量轻、功耗低、启动快等优点;随机漂移小(<1°/h)，动态范围在±60°/s，标度因子误差<2%;通过对陀螺传感器输出的汽车航向角变化的角速率进行积分，就能得到汽车行驶中的航向角变化量△θ 。

  二、电子罗盘主要是用来测量卫星电视天线的俯仰角和横滚角变化量的传感器，可以选用美国霍尼威尔公司生产的电子罗盘，它是以 NMEA 格式，通过 RS232 串口提供俯仰角、横滚角和航偏变化量的输出。它具有响应快速，最高可达 20Hz，响应时间为 0.1s，航向精度为±0.5°，分辨率为 0.1°，倾斜角(俯仰、横滚)在±40°，精度为±0.1°，可在恶劣环境下长时间工作。

  三、伺服系统包括了伺服驱动器和伺服马达，考虑到车载条件下需长时间免维护工作，可选用英国 CT 公司的微型交流无刷伺服马达和伺服驱动系统，其驱动器由微处理器来控制所有功能，还有产生供逆变器专用的可调脉冲宽度 PWM 输出的 ASIC 芯片，用 ASIC的输出来控制 IGBT 逆变器，它们是都封装在一起的应用模块，能同时进行单轴或多轴控制。全数字化可以消除模拟量控制存在的漂移，还能承受启动时负载的冲击。如果选用直流伺服驱动器和直流伺服马达，虽然能够提供线性控制、角速度控制、拉伸速率之间的良好同步，但是直流伺服马达的电刷(即使是长寿命电刷)须经常更换，给售后服务、维修、备份带来很多不便。

  四、北斗或 GPS 接收模块，它是用来测量汽车当前经纬度定位坐标的，因为陀螺传感器长时间工作会有零点漂移和随机漂移，这样会产生累积误差，从而影响天线的跟踪精度，所以每隔一两个小时后就要用 GPS 给出的汽车当前经纬度定位坐标和卫星电视按收机输出的自动增益控制(AGC)信号来校正一次天线的位置，修正它的误差使之重新对准卫星。但汽车行驶在隧道、高层楼群、高架桥下以及密林等地段时，由于遮挡会使北斗或 GPS 定位失效，引入更大的误差，这时就要采取推算定位(Dead Reckoning)进行自律导航。有了 GPS 给出的汽车当前经纬度定位坐标，再利用同步卫星轨道的坐标，通过计算公式就可以推导出卫星电视天线应保持的航向角和俯仰角。

  五、车载卫星电视天线选择的是波导相控阵列天线，因为这种天线的馈源及其支撑遮挡最小，并且有较大的焦距直径比 f/D，从而使天线的纵向尺寸变大，短径降低，还能降低天线旁瓣电平和改善馈源的极化辐射电平。如果横向安装在汽车顶上有利用降低整体高度，便于汽车行驶。

  整个系统的初始化条件是以电子罗盘数据的输出为最高级别中断，并选择最高响应频率 20Hz 串行输出俯仰角和横滚角的变化量，来保持与陀螺传感器测量到的航向角变化量同步，经单片机中的 CPU 处理后以 20Hz 频率驱动伺服系统，控制天线转动方向使天线中心轴始终对准卫星，实现实时跟踪。卫星电视接收机输出的 AGC 模拟信号，经 V/F 模块转换成频率后送单片机，以 50ms 定时中断的单片机开始对 V/F 输出的频率计数，当信号最大时，表示又重新捕获到卫星。

  “卫斯路”卫星电视接收系统

  “卫斯路”D 系列车载卫星电视接收系统是厦门直播星电子科技有限公司和国内高校国内著名高校合作开发具有自主知识产权的一款技术先进、收视快速、系统稳定、安装方便的高新产品，安装在房车商务车大巴车上，用于车辆开动时接收卫星电视节目的高科技产品。“卫斯路”车载卫星电视移动接收天线配合直播卫星机顶盒具有搜星快速准确、电视信号清晰稳定、适用范围广等特点，给人们旅途出行带来实时丰富的资讯信息和娱乐享受。该产品支持中国直播卫星的圆极化接收，可收看到中国九号直播卫星上多套卫视节目，具有物美价廉，多功能，高可靠，小型化，易安装，重量轻等特点。

  “卫斯路”D320 车载卫星天线能够满足我国陆地全部疆域的收视需求。在 2014 年夏天，“卫斯路”天线做了祖国边疆行的巡回测试，D320 天线无论是在帕米尔高原，在伊犁河谷，在漠河北极村，在抚远黑瞎子岛，在三亚天涯海角，在西双版纳野象谷，还是在珠峰大本营，都能可靠收视。“卫斯路”D320 车载卫星天线采用高性能元器件，国际名牌核心部件，严格的工艺流程生产，打造出高性价比的产品。产品被多家房车企业选用，诸如上汽大通、华晨科技、江铃全顺等车辆制造厂标配，多家奔驰、考斯特改装车厂使用。“卫斯路”车载卫星天线经过严苛的颠簸路、急转弯、淋雨测试，D 系列天线具备初次搜星时间短、断信号恢复速度快、接收信号门限低等特点，在实测过程中接收信号稳定、工作声音小，产品质量得到了车厂和客户好评。