TW200810234A - The two-sectional controlling method and device of the satellite antenna - Google Patents

Description

200810234 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種衛星天線的兩段式定位控制方法 與裝置，尤指用於移動通訊之衛星天線的兩段式定位控制 方法與裝置。 【先前技術】 在衛星通訊的領域裡，通訊的過程中衛星天線必須始

〜對準衛生’才不至於錯漏訊號，造成通訊中斷。然而衛 生天線除了可以用在固定的地面基站，也可以用在移動的 通訊載具上，如飛機、船舶及車輛等。尤其是在移動載 具上的天線，因為移動載具並不是固定在同一位置，在移 動的過程中會有方向的改變、震動及轉動，而且衛星 本身也會有位置的飄移，麵的轉都會造成訊號的衰 ， 旦方向的偏移致使訊號太過微弱而無法被辨識時， 衛星天線與衛星通訊便會巾斷。因此，為了要—直保持天 線與衛星的通訊，㈣衛星天線以追雜星方向的功能是 十分重要的。 傳統的㈣魅鱗追蹤魅財法有：手動追蹤、 程式追蹤、自動追觀步進追蹤等。其中，手動追縱是無 社移動軌巾使_;程式追蹤則是將衛星的運動軌跡 尤錄下來’湘財控制追蹤魅財位，但此方法一般 f於固定於地_基站，移動通簡樣無法使用·，自動 =則是味適合義軌細的妓，财法是先找到 #生的方向後’再依據訊號的強弱，結合步進追縱法，或 搭配慣性制導系統去追蹤衛星的訊號。 5 200810234 古…此外：制的控制衛星天線追蹤衛星的裝置是每-個 3 一個馬達驅動衛星天線的移動以追蹤衛星 =旦運此—來不論是大角度運動的快速尋標，或 =1里運_核追蹤’都是㈣—顆馬達來驅動，但一 達的高速難與低速特性是騎—樣的，因此 电日右使甩相同的增益值，則難以有完美的表現。

伽故’本發_於習知技術之缺失’ 75經悉心地 "『t、錢—本麵不捨之創作精神，終創作出本發明 用於移動軌之魅天_兩段狀健制方法與裝 置』。 、 【發明内容】 本發明是欲提供—猶星天線的兩段式定健制方法 /、衣，j在衛星方位飄移時，用以校正對準衛星的方位， 即使是衛星天叙賴補地在改變方向與雜，也可以 快速且精確_正對準衛星的方向並調整至具有最強電波 —的方位。根據本發明的主要目的，提供-種衛星天線 的又式疋位控制裝置，包括·· 一慣性控制導航裝置，裝 置於一衛星天線内，用以在該載體的姿態改變時產生一慣 性補償訊號；—紐合成器，裝置於_星天線内，用以 將接收自一衛星的電波作移相處理，以計算出具有一最強 —方位；及一第一及第二驅動裝置組，分別裝置在 "亥铜1生天線的水平及垂直移動軸上，每一驅動裝置處分別 包括··一第一驅動裝置，與該慣性控制導航裝置電連接， 用以接收該慣性補償訊號後驅動該衛星天線以一第一速度 200810234 向補偵方向移動，及一苐二驅動裝置，與該電波合成器電 連接=根據該敢強訊號驅動該天線以一第二速度移動到達 具有最強訊號的該方位。 依據上述構想之控制裝置，其中該衛星天線是設置於 一固定基座及一移動載具其中之一。 依據上述構想之控制裝置，其中該慣性控制筹航裝置 是選自一陀螺儀及一加速規其中之一。 依據上述構想之控制裝置，其中該第一驅動裝置是一 南速驅動裝置。 依據上述構想之控制裝置，其中該第二驅動裝置是一 高精度驅動裝置。 依據上述構想之控制裝置，，其中該第一速度大於該 第二速度。 根據本發明的主要目的，提供一種移動載具，其中更 包含一衛星天線的兩段式定位控制裝置，包括··一慣性控 制導航裝置，裝置於一衛星天線内，用以在該載具的姿態 改變時提供一慣性補償訊號；一電波合成器，裝置於該衛 星天線内，用以將接收自一衛星的電波作移相處理，以計 算出具有一最強訊號的一方位；一第一及第二驅動裝置 組’分別裝置在該衛星天線的水平及垂直移動軸上，每一 驅動裝置處分顺括··—第—驅絲置，無慣性控制導 航裝置電連接，用以接收該慣性補償訊號後驅動該衛星天 線以一第一速度向補償方向移動；及一第二驅動裝置，與 該電波合成器電連接，根據該最強訊號驅動該天線以一第 二速度移動到達具有最強訊號的該方位。 200810234 θ、依據上述構想之移_具，射娜性测導航裝置 疋選自一陀螺儀及一加速規其中之一。 依據上述構想之移喊具，射該第—_裝置是一 高速驅動裝置。 〜依據上述構想之移喊具，射該第二驅練置是一 高精度驅動裝置。 依據上述縣之移動載具，其巾該第—速度大於該第 —速度。 〜根據本發明之主要目的，提供—種衛星天線的兩段式 定位控制方法’其步驟包含：⑴在—載具的姿態改變時， ，據f貝性補償訊號以一第一速度驅動該衛星天線^^移動 =整、，以達到對準-衛星的方向；⑵將接收自該衛星的 電波作移相處理以得到具有最大訊號強度的一方位；及 〇)以一第二速度驅動該衛星天線做移動調整，以到達具 有最大訊號強度的該方位。 依據上述構想之控制方法，其中該慣性補償訊號是由 一慣性制導補償裝置所提供。 依據上述構想之控制方法，其中該第一速度大於該第 二速度。 【實施方式】 本啦明將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使 得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本創作之實施並 非可由下列實例而被限制其實施型態。 請參閱第一圖，其係本發明衛星天線的兩段式定位控 8 200810234 制裝置的_實_示意圖。該縣衛星天_兩段式定位 控制裝置包括-衛星天線本體！、—天線u、—慣性押制 導織置2、-電波合成ϋ 3、—水平驅動組4及―垂直驅 動組5。其中’該水平與垂直驅動組各具有一高速驅動裝置 6、7及-高精度驅練[8、9 ;該·控解航裝置2是 设置於該衛星天線本體巾並無高義練置6、7電連結 以及該電波合成H 3是設置_魅轉本體巾並與該高 精度驅動裝置8、9電連結。 請參閱第二圖，其係本發明衛星天線的兩段式定位控 制方法的流糊。當該輯u姉於衛紐生較大量的 偏移時，本發明會走第二圖（A)的流程，即步驟一：偵測 =向的改變’並產生―難補償職，並將接收自衛星的 讀訊號分解或合朗移域理後再麵來的電波波形做 力 =運算而得到—個_斬波波形；步驟二：糊該慣性 制員訊號簡該高辆練置6、7鶴該天線丨丨向一補 償方向快速移動；__斬波波形產生-極性電壓；步 當該天線1. i快速移_該補償方向時，利用該極 啟動私精度驅練置8、9微_天線1丨以達到 該具有最強電波訊號的位置。 ，衛星相對於天線L丨發生較微量的偏移時，本發明 二圖(β)的流程’即步驟—：將接收自衛星的電波 Μ刀解或σ朗移械理後再與原來的電波波形做加法運 :::到-個新的斬波波形;步驟二··利用新的斬波波形 者一圣性電塵以啟動該高精度驅動裝置8、9 ;步驟三·· 虽該高精度驅動裝置8、9即將到達極限時，啟動該高速驅 9 200810234 動裝置6、7 ;步驟四：快速移動該天線h丨到該具有最強 電波訊號的位置附近時，再次啟動該高精度驅動裝置8、9 以達到該具有最強電波訊號的位置。 本案之發明可以應用於一設置於一移動載具（未示於 圖中）的衛星通訊系統，該系統具有一用以與衛星通訊的 天線。該移動載具可選自飛行器、航行器和車輛其中之一。 當衛星在與該衛星通訊系統通訊時，該天線必須要對應到 術生的方向，並且對準訊號最強的方位，以使通訊保持在 •最穩定的狀態。 在該移動載具行進的過程當中，必然會有方向的改 變，傳統一段式的天線控制，僅分別在水平與垂直軸上使 用一個驅動馬達來調整天線的方向，若是使用高速馬達便 無法精準對到衛星訊號最強之方位，若是使用高精度馬 達，則無法快速的移動天線方向。 此時具有本發明之兩段式天線控制的一天線具有一陀 螺儀或加速規會感應到方向的改變而產生一慣性補償訊 馨 號，該天線根據該慣性補償訊號分別啟動位於天線水平與 垂直軸上的兩個高速馬達，藉由這兩個高速馬達驅使天線 快速的移動’向補償的方向做修正，以使天線能迅速的再 次對向衛星的方向。接著，該天線的一電波合成器會對接 收自衛星的電波訊號作分解或合成的移相處理後再與原來 的電波波形做加法運算而得到一個新的斬波波形。該天線 利用此新的斬波波形計算分析出衛星的視準誤差（B〇re Sight Error)，並將此誤差轉成電壓訊號分別驅動位於天 線水平與垂直軸上的兩組壓電陶瓷材料，該壓電陶瓷材料 200810234 接受到正電壓時會伸長，反之，接受到負_時則合縮短。 /藉由該壓電陶赌料受電壓的伸縮·對天線的方曰位進行 微調，使該天線能夠精確的修正其方位，對▲ ^ 電波訊號的位置。 具有最強 _本案之發縣可以細於—設置於—氣象_站（未 不於圖中）驗星天線，___準衛如接收 監測到的諸。細當衛星繞地球公轉時，其相對於純 站的位置會緩慢的義公雜道也會相對物移，因二該 衛星天線所接㈣㈣舰隸度魏著树位置的改變 而發生變化。此時本發明之兩段式天線控制具有的一電波 ^成器會對魏自魅㈣波職分解或合朗移相處理 後再與原來的電波波形做加法運算而得到-個新的斬波波 形。該天線利用此新的斬波波形計算分析出衛星的視準誤 f (Bore Slght Error)，並將此誤差轉成電壓訊號分別驅 動位於天線水平與垂直轴上的高精度驅動馬達以調整天線 =方位歧追蹤具有最強電波訊號的方位。若是欲調整的 角度過大，而使得該高精度驅動馬達即將到達極限時，該 天線會分別啟動位於天線水平與垂直軸上的兩個高速馬達 快逮的修正該天_方向賴具有最強電波訊號的位置附 近，然後再次啟動該高精度鷄馬達以使該衛星天線能夠 精確的+修正其綠，解該具有最強電銳躺位置。 綜上所述，本發明之設計可以使衛星天線既使在移動 中可以大幅減少方向改變的影響，精準的對到衛星訊號最 強的方位’更進一步達到比習知技術更佳的通姻:果，可 大1v增進使用效能。實屬難能之創新設計，深具產業價值， 11 200810234 爰依法提出申請。 本創作得由熟悉技藝之人任施匠思而為諸般修秋 皆不脫如附申請範圍所欲保護者。^ 【圖式簡單說明】 第圖爲本發明之衛星天線的兩段式定位控制裝置的實施 例不意圖。、 弟囷爲本务明之係ί星天線的兩段式定位控制方法的流程 |圖。 、第。三圖爲本發明之衛星天線的兩段式定位控制裝置的電波 合成器所合成新的斬波波形。 【主要元件符號說明】 1 衛星天線本體 1.1 天線 2 慣性控制導航裝置 | 3 電波合成器 4 水平驅動組 5 垂直驅動組 6、7 高速驅動裝置 8、9 高精度驅動裝置 12

Claims (1)

1. 200810234 - 十、申請專利範圍: L .一種衛星天線的兩段式定位控制裝置，包含： 一慣性控制導航裝置，裝置於一衛星天線内，用以在該衛 星天線的方向改變時產生一慣性補償訊號； 一龟波合成态’裝置於該衛星天線内，用以將接收自一衛 生的電波作合成處理，以計异出具有一最強訊號的一方位；及 一第一及第二驅動裝置組，分別裝置在該衛星天線的水平 及垂直移動軸上，每一驅動裝置處分別包括： • 一第一驅動裝置，與該慣性控制導航裝置電連接，用以 接收該丨貝性補你訊號後驅動該衛星天線以一第一速度向補償方 向移動；及 ' -第二鶴裝置’與該電波合成Ε電連接，根據該最強 訊_動該天線以-第二速度移_達具有最強訊號的該方 位0 2·如申凊專利範圍帛1項之控制裝置，其中該衛星天線是設置 於一固定基座及一移動載具其中之一。

   3· 3如申明專她圍帛丨項之控姆置，其中該慣性控制導航裝 〜置是選自一陀螺儀及一加速規其中之一。 4· 一如申請專利細第，項之控制裝置，其中該第一驅動裝置是 一南速驅動裝置。 驅動裝置是 5·如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中該第二 一高精度驅動裝置。 置’其中該第一速度大於該 6·如申請專利範圍第1項之控制裝 第二速度。 7. -種移輯具，其中更包含—衛星天線的兩段式定位控制裝 13 200810234 置，包括： 一慣性控制導航裝置，穿^ 层夭綠的古内拎衣置於一衛星天線内，用以在該衛 生天線的方向改外提供—慣性補償訊號，· 一電波合成器，裝置於兮於· η . . 、0亥術生天線内，用以將接收自一衛 以計算出具有一最強訊號的一方位； 及垂卜―驅練置組’分職置在該魅天線的水平 +直移動/母—驅練置處分別包括： 第驅動裝置，與該慣性控制導航裝置電連接，用以 接收該慣性補償訊號後驅動 —=接用以 向移動：及心天線以—[速度向補償方 -第二驅動裝置，與該電波合成 強 位。 —錢移_達具有最賴號的該方 8.如申請專利範圍第7項之移動載具 置是選自-陀螺儀及—加速規其中之―。T ‘此制¥航裝 9如申^專利範圍第7項之移動載具，其中 一高速驅動裝置。 ^ 衣直疋 10:=__7奴移域具，其 一咼精度驅動裝置。 I初衣罝疋 專利娜7項之移動載具，其中該第—速度大於該 12. -種衛星天、_兩段式定位㈣方法，1步驟包A . ^性，訊號以一第一速度驅動該‘天線做 私動调整，以達到對準一衛星的方向； ⑵合成處理-接收自該衛星的電波以得到具有最大訊號 200810234 強度的一方位；及 (3)以一第二速度驅動該衛星天線做移動調整，以到達具有 最大訊號強度的該方位。 ===制方法’其中該慣性補償訊號 其中该第一速度大於 14·如申請專利範圍第12項之控制方法， 該第二速度。

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