便携式卫星接收机快速搜星方法和装置.pdf

本发明涉及一种卫星接收装置快速收星方法及装置，尤其是关于便携式、接收位置可随意变化的卫星接收机快速搜星方法和装置，其特征是根据接收地纬度和接收星座，由人工查表预置接收天线反射面方位和俯仰角度，将以预置方位为中心的±90°空域分成若干搜索区，由预置方位开始自动按设定顺序，采用螺旋搜索方式，逐个区域搜索，直到信号最大锁定方位和俯仰。接收机及相关部件采用分体组合结构，使本发明便携式接收机不仅具有结构简单，重量轻，收起携带体积小，而且可以实现快速自动寻星“一点通”，并可大大节省制造成本。

1、  一种便携式卫星接收机快速搜星方法，其特征是根据接收地纬度和接收星座，由人工查表预置接收天线反射面方位和俯仰角度，将以预置方位为中心的±90°空域分成若干搜索区，由预置方位开始自动按设定顺序，采用螺旋搜索方式，逐个区域搜索，直到信号最大锁定方位和俯仰。

2、  根据权利要求1所述便携式卫星接收机快速搜星方法，其特征在于所说设定顺序为左右跳跃式搜索。

3、  根据权利要求1所述便携式卫星接收机快速搜星方法，其特征在于所说±90°空域分为3个搜索区。

4、  根据权利要求1所述便携式卫星接收机快速搜星方法，其特征在于所说螺旋搜索扫描回程波束覆盖宽度为波束宽度的1/3。

5、  根据权利要求1、2、3或4所述便携式卫星接收机快速搜星方法，其特征在于螺旋扫程步长为4.5°。

6、  一种便携式卫星接收机，包括方位转动机构，设置其上的俯仰天馈机构，其特征在于所说俯仰天馈机构与方位转动机构为分体可分离组合结构，天馈馈源波导管呈二段以上插拔或铰接组合，接收机上设有俯仰量角器和/或方向指示器。

7、  根据权利要求6所述便携式卫星接收机，其特征在于接收机上设有方位及俯俯仰限位开关。    

8、  根据权利要求7所述便携式卫星接收机，其特征在于所说方位限位为±90°，俯仰限位为+10°～+80°。

9、  根据权利要求6、7或8所述便携式卫星接收机，其特征在于接收机上设有方位及俯仰微调键。

10、  根据权利要求9所述便携式卫星接收机，其特征在于接收机设有记忆存储电路。

便携式卫星接收机快速搜星方法和装置
技术领域
本发明涉及一种卫星接收装置快速收星方法及装置，尤其是关于便携式、接收位置可随意变化的卫星接收机快速搜星方法和装置。
背景技术
我国卫星信号接收，由于地域面积大而宽广，因此电场分布梯度大，导致在不同地区接收仰角与方位变化较大，需要在很宽范围搜索找星，加上目前星(鑫诺(Sino)I号广播通信卫星)上发射功率相对较小，也增加了搜索找星难度。通常卫星接收装置定向对星，按接收地点固定/活动，可以分为固定式卫星接收站，和移动卫星接收站两大类。接收地点固定的固定式卫星接收站，安装寻星定向(俯仰及方位调整)是通过人工调整接收天线反射面的方位和俯仰实现，不仅安装调试较复杂，耗时多，很费力，而且一次安装定位后既不能改变接收位置，也不能按需要更换接收星座，两者有一个变动，都需重新进行繁复调整过程，因此该种搜索找星定向方法不适用于搬动使用和野外接收。而在移动过程中动态跟踪收星，即在移动载体上跟踪接收卫星信号，需要复杂的跟踪及稳定控制系统，使得接收机价格较高，难以进入家庭，因此同样也不适用于便携式接收机野外无固定接收卫星信号。
中国专利00810592.8公开的最佳定向卫星碟形天线的方法和装置。其公开了一个卫星碟形天线，接收一个以上卫星的信号的方法和装置，其接收实质上也是一种非移动定点接收，而且并未公开如何快速寻星，因此同样也不适用便携式接收机野外无固定地接收卫星信号。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单，造价低，并可以适合携带野外定点接收，又能满足快速寻星的便携式卫星接收机快速搜星方法。
本发明的另一目的在于提供一种适用该方法，并可有效减少无效搜索范围和时间的便携式卫星接收机。
本发明第一目的实现，基本构思是根据接收地纬度和接收星座，由人工查表预置接收天线反射面方位和俯仰角度，将以预置方位为中心的±90°空域分成若干搜索区，由预置方位开始自动按设定顺序，采用螺旋搜索方式，逐个区域搜索，直到信号最大锁定方位和俯仰。
本发明所述自动按设定顺序，可以有两种方式，假设±90°空域分为大于1个搜索区的单数搜索区域，则按先预制位置区域螺旋搜索，后向两侧分区螺旋搜索；假设±90°空域分为大于2的双数搜索区域螺旋搜索，则按预置位置左或右分区螺旋搜索。所说分区螺旋搜索，可以是按预制位置，一侧(90°)空域搜索完毕，再转到另一侧空域搜索；本发明为尽可能缩短搜索时间，达到快速寻星，一种较好是采用左右跳跃式搜索，即自预定区域起，先向两侧近邻区域搜索，再向两侧外围区域搜索，即成一左一右跳跃搜索。例如自预定区域起，向一侧邻近搜索区域搜索，如未找到信号最大值，即迅速跳转到相反对应区域搜索，如仍未找到信号最大值，再转回原方向侧的下一区域继续搜索，如还未找到信号最大值，再跳到相反方向对应未收索区搜索，直至找到信号最大值止。这种左右跳跃式搜索，有利于按预置确定位置，先两侧概率大近区域搜索，再两侧远区域搜索，从而达到节省搜索时间，不浪费回程快速搜索寻星。由于搜索为采用自中心向外呈螺旋方式进行，因此接收天线反射面在方位改变同时俯仰也在改变，从而可使方位、俯仰同时变化。在搜索寻星过程中若找到信号最大值，则自动停止搜索(如可以通过比较电路实现)。
本发明采用螺旋扫描搜索，使得搜索先在概率大的中心区域搜索，而后向外扩大呈螺旋状搜索，也有利于减少截获搜索时间。因接收电磁波波束具有一定宽度，螺旋扫描可以按一定步长进行，扫程步长短，覆盖过密，虽然扫描漏失小，但搜索所需行程大大加长，搜索时间过长；如扫程步长大，覆盖过小，很有可能造成扫描漏失，会出现找不到星的空扫。为使螺旋扫描漏失概率最小化，根据接收信号要求，按一次截获准则，设计确定螺旋扫描回程中行程覆盖宽度为接收波束宽度的1/3(非精确值)，以此确定扫程步长。例如接收波束宽度为5°，扫程步长(间隔)则可以设定为4.5°左右，这样可以达到既有效缩短扫描时间，又避免出现漏扫。
为便于进一步缩短搜星时间，限止对无效区的无效搜索，本发明便携式卫星接收机，一种较好是在转动方位和俯仰区域都设置限位开关，从而使接收天线反射面方位、俯仰转动搜星范围限定在有效空域内，从而避免天线在无效空域内的无效搜索，浪费时间。所说限位设置，在我国疆域范围内接收鑫诺(Sino)I号广播通信卫星，可以按方位±90°及俯仰+10°～+80°设置(其他国家地区和/或接收其他星座，则根据接收疆域及星座确定搜索方位、俯仰范围)。为有利于预置设定天线反射面方位和/或俯仰，使预置位置尽可能对在接收概率大的中心区域，可以在接收机上设置例如指南针和/或角度显示装置，有利于对预置位置进行粗略定位预置。
本发明接收机为有效克服搜索过程中积累误差，还设置有方位、俯仰点动微调装置，即在自动寻星定向结束后，可以通过设置的点动微调(如键盘)，在方位和俯仰两个方向实现点动微移精调，使天线反射面接收信号达到精确最大值(如可以通过在屏幕上的信号显示比较判别)。
考虑到某些情况(如人工碰撞、风吹等影响)，接收完成后接收机有可能发生少量位移，从而使接收信号最大值发生改变。本发明还在控制电路中设置有记忆存储电路，将搜索达到的最大值位置(方位和俯仰)存储在记忆存储电路(或存储器)中，当接收机原地移动，接收信号改变或目标丢失，可以直接将存储地位置值提取使用，不需重新从头开始搜索，避免了完全重新搜索浪费时间，从而大大节省了恢复时间。
为有效减小收起体积，本发明后馈式馈源及接收机，采用分体组合结构，使用时将其组合成整体，收起进将其拆分，这样可以大大减小收起体积，使之更有利于便携。
本发明便携式卫星接收机快速搜星方法，由于采用人工手动预置反射面方位和俯仰，使起始搜索被设定在寻星概率最大中心区，寻星又采用自中心向外螺旋搜索方式，自动逐个区域搜索寻星，直到收到信号最大为止的快速寻星方法。从而使便携式卫星接收装置，具有“一点通”快速自动寻星，既无需烦复的手动寻星，又省略了自动寻星复杂的跟踪及稳定控制系统，使接收机的成本价格大大下降。螺旋搜索，由中心向外扩展搜索，及按扫描回程中行程覆盖为接收波束宽度的1/3确定扫程步长，不仅具有搜索搜程短、快捷，所需时间短，有利于快速寻星，而且基本无漏扫现象发生，寻星准确率高。同时设置指南针和/或角度显示器，相对准确预置接收机反射面方位和俯仰，及设置方位及俯仰限位开关，将搜索扫描限定在有效及有限方位区域，大大减少无用扫描空域范围，可以减少搜索范围，也有利于提高快速搜准率，达到快速寻星。本发明方法及装置，具有操作简便，自动寻星“一点通”，尤其是结构上采用分体组合结构，体积小，重量轻，可以手提、便携，特别适用于便携式卫星接收机。
以下结合一个具体实施方式，进一步说明本发明。
图1为本发明便携式卫星接收机结构示意图。
图2为图1侧视图。
图3为自动寻星控制流程框图。
实施例：参见图1、2，本发明便携式卫星接收机，包括方位转动4，上方插拔组合的俯仰天馈，俯仰天馈由俯仰支架3，设置在俯仰支架上的俯仰转动机构2，以及设置在俯仰支架上的反射面1组成。方位转动机构平面上设有方向指南针(或磁罗盘)6方向指示器和±90°方位限位开关5。俯仰支架3上有指示反射面仰角的量角器9，此外还设有+10°～+80°俯仰限位开关8。天馈馈源波导管7呈插拔分体组合结构，反射面1后部为高频头10。支撑平台上设置有控制面板，上有微调按扭、恢复按扭及起动按扭等操作控制按扭，或摇控接收装置。
以接收鑫诺(Sino)I号广播通信卫星为例，根据接收地经纬度，和接收星座位置，通过人工查表接收所在地大至方位和俯仰角度，人工将接收机反射面预调至所查方位和俯仰角度，然后启动搜索按扭自动寻星。搜索程序为将以预置方位为中心的±90°空域分成三个搜索区域，采用以扫程步长为4.5°的螺旋由里向外搜索，使搜索空域成为以预置位置为中心约俯仰±30°、方位为±90°的球面空域。寻星搜索，先从预置方位区域开始，按约±30°首先在预置位置起，以螺旋扫描方式由中心向外搜索，接收卫星信号经高频头混频放大后的中波信号送解码器，解调、解码后输出信号，一路送电视机，另一路经检波器检波成直流信号送控制器变成搜索扫描(方位和俯仰)驱动信号，驱动控制反射面运动的方位和俯仰步进电机。如在该区域内未找到信号最大值，由起始位置向一侧跳过60°继续按螺旋方式搜索，如果还未找到信号最大值，则向相反方向跳过120°继续以螺旋方式搜索，三次即可完成以预置方位为中心的±90°空域搜索(搜索控制见图3)。如果在某一搜索区域找到信号最大值(检测信号越过门限值后，认为截获目标)，驱动方位和俯仰电机停止搜索。然后点动俯仰、方位微调开关，精调信号接收强度，并由电视屏幕确认至信号达到精确最大值。并将方位和俯仰数据记忆在记忆存储器中。
当然上述寻星过程也可以通过手持摇控器，如红外摇控、无线键盘和鼠标等控制装置实施。
接收其他星座，或在境外某国使用，只需根据接收地经纬度及接收星座，人工预置反射面方位和仰角。
波导管还可以是呈二段以上插拔或铰接组合。