船载动中通卫星收发天线

4 动中通应用
4 动中通应用
小型车辆“动中通” 布局
4 动中通应用
装
动
甲 车
中
动
通
中
天
通
天
线
线
发射试验场综合指挥试验系统
动中通指挥车
4 动中通应用
装甲车车载“动中通”卫星通信系统
卫星通信基本知识
1 动中通
动中通是一种车载（机载、船载）卫星通信天线系统，该天 线系统能在载体移动过程中始终对准卫星，保证卫星通信连续不 间断，一般使用0.6~1.2米的环焦天线或柱面天线、相控阵天线， 对伺服跟踪系统要求很高，其跟踪方式主要有指向跟踪、单脉冲 跟踪、信标极值跟踪，船载动中通一般使用圆锥扫描跟踪。
1 动中通
公司现有0.6米、0.8米 、0.9米、1.2米动中通及履 带式动中通天线系统。其中 履带式动中通是为装甲车配 置的卫星通信平台，是我军 信息化建设的重点项目，已 列装并签订批量合同。
1 动中通
传统的抛物面天线，技术体制成熟，性 能稳定，适合于对终端天线增益要求比较高 ，对高度和重量要求较低的领域。由于我国 地源辽阔，卫星ERIP差异较大，动中通天线 对天线的增益要求较高，基于抛物面的动中 通天线的需求仍是市场主流。
跟踪技术：惯导（激光或光纤陀螺）跟踪
原理 开环跟踪，利用激光或光纤陀螺得到天线载体的精确姿态，从而控制天 线准确对准卫星，对惯导系统的精度要求很高。 特点
1、国外同精度激光和光纤陀螺价格相当，光纤陀螺制作工艺相对简单，低 温、 抗冲击性能好，飞船和卫星上基本用光纤陀螺。 2、国内激光陀螺已定型小批量生产，光纤陀螺还没生产出来。因为禁运， 所以国内激光陀螺一般用俄罗斯90年代初技术的中低精度陀螺来组合，需 GPS辅助，且可靠性低，但价格较低，约为30~40万左右。 3、进口光纤陀螺组合平均无故障时间是国产的6-10倍。 4、现有技术下国产激光陀螺的高压电源和密封性（内充惰性气体）比较差。

信息通信INFORMATION&COMMUNICATIONS2019 (Sum.No202)2019年第10期(总第202期)船载动中通天线系统设计与实现孙儒章，陈焕东(三沙国海信通科技发展有限公司，海南海口570228)摘要:依据我国现有海上通信能力较为薄弱，针对“天通一号”卫星移动通信系统不具备全球波束,船载终端无法提供类似于Inmarsat系统中移动终端快速对星所用信标信号的现状。

研究基于“天通一号”系统的“动中通”系统整体设计、双模射频信号收发、天线跟踪接收方案、以及关键算法的设计。

解决“动中通”天线在高仰角位置、横滚的微小波动情况下都能实时对准卫星的技术问题，实现船舶在海上航行过程中的稳定通信。

系统测试达到了较好的效果，信号环在处理后的精度误差在0.5。

范围内，可实现稳定的高质量海上卫星通信。

关键词:船载动中通;天线系统;卫星通信中图分类号:TN927文献标识码:A文章编号：1673-1131(2019)10-0221-03目前我国海洋通信能力较为薄弱，国内尚没有针对船载的中小型平台和个人移动通信设计的商用移动卫星通信系统,海上通信主要依靠Inmarsat系统的卫星移动通信服务、以及国内北斗卫星导航系统的短报文业务服务。

Inmarsat,Thuraya 等卫星通信系统，虽然覆盖范围大，但卫星系统为国外建设，其卫星终端和通信资费都较为昂贵，且卫星资源受制于国外，渔船通信等敏感数据的安全性难以保障。

因此，虽然我国几乎所有的远洋船舶都安装了Inmarsat卫星设备，但因其使用和维护费用昂贵，很多渔船并未开通卫星通信服务，因而In­marsat未能在我国海上通信中得到大范围推广应用。

因此，研究基于“天通一号”系统的船载“动中通”天线跟踪接收方案、伺服控制系统等关键技术，从而实现船载体在海上复杂环境下稳定、实时、准确的对准卫星，保障航行过程中的稳定通信。

1系统总体设计1.1主要功能系统提供S频段的全双工射频收发通道。

船载动中通天线
随着近年来航海运输事业的发展，海上无线通信越来越显示出它的重要性。

船舶在海上航行时，如果遇到紧急、危险的状况，船载动中通可以及时迅速的传递消息给岸上的指挥中心，得到指导和援助。

除此之外，动中通在海上商务活动中的信息通信应用广阔，船载动中通天线可以提供互联网、电子邮件、语音、传真、视频、内联网、电子图表更新、燃料优化程序、远程交互等等功能。

一个标准的船载通信系统主要由三部分组成：卫星、船载通信设备、地面站，雅驰实业研发的动中通天线提供了船舶的通信功能，支持全天候、全海域通信。

动中通天线一般分为两个部分：安装在甲板上的自动跟踪天线和安装在船舱内的主机。

自动跟踪天线可以根据船舶所在的位置和行进的方向自动计算连接卫星中的某一颗通信，然后一直保持指向这颗卫星。

即使在有海浪和风雨的情况下，船
舶会有晃动，天线内部的惯导系统和伺服系统可以感知船体姿态变化从而自动校正，保证卫星指向不变。

以下列出雅驰实业船载动中通天线的通信特点，以供参考：
1.提供高效的数据收发服务，支持语音、视频等多个数据业务同时在线；
2.方位角360度连续跟踪，全球覆盖，通信不受天气和海况的影响，为船
舶提供可靠、持续、稳定的通信连接；
3.提供网络宽带的连接，提供电路交换语音和数据服务；
4.低成本、高性能和可靠性强的移动天线系统，安装方便。

［ 摘 要］ 船载卫星天线接收系统属高技术产品 ， 它综合了微波天线、 伺服跟踪系统、 数字电子线路 、 自动控制、 计算机应用软件 、 数字音视频、 精密机械、 材料 科学等多方面的先进技术。 早在几年前 ， 庞大的、 基于机械平台的ｃ 波段卫星电视接收天线就在长江中的数十条游轮上配备了， 先进的设计和卫星天线接收设备 ， 严 格 的元器 件选 择 ， 保证 了海 特系列 船 载移动卫 星电视接 收系 统 的使 用 质量 ， 使船舶 上 的广大 工作 人员和 旅客 实时 收看 电视节 目， 消除旅 途 的劳累和 寂 寞 ， 提 高船 运 公 司 的综合 竞争 力 。 本 文就 着重 阐述 了船载 动 中通天 线 系统 的在 船载 移动 卫星 中 的应用 ， 旨在保 障船 舶 在海上 的通信 能力 。 ［ 关键 词］ 船 载动 中通 。 天 线系 统 ， 应用 ； 监控； 会 议 中图分类号 ： Ｔ Ｎ９ ２ ７ ． ２ 文献标识码： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ ２ ５ ９ — ０ １
路， 即由发 送端 地面 站（ 调 度 指挥 中心卫 星地 面站 ） 、 上 行 线路 （ 从 调度 指挥 中心
卫 是天线 地面站 到卫 星） 、 卫 星转发器 、 下行线路 卫 星到调度 指挥 中心卫 星地
用于召开视频会议， 视频会议子系统与现场图像监控子系统配合使用， 组成一 套船舶监控系统。
后端左右安装了摄像机各１ 只， 舱外主甲板左右舷安装了摄像机各１ 只， 在机舱
安 装 了固定摄像 机Ｚ 只。 可 以对船 上和 附近海 域进 行全天候 观察 、 同时 可对船 舶
中心的信息网络互联， 完成了船舶信息的全球程、 全网的船舶安全监视与遇险

收稿日期：2017－12－06摘要：船载“动中通”天线是海上卫星通信必不可少的设备。

我国海域广阔，为了不在海上卫星通信行业落后于他国，对船载“动中通”天线的研究显得尤为重要。

通过运用有限元分析软件，对“动中通”天线的主要结构部分进行了有限元分析，最终设计出了全新船载“动中通”天线。

该天线具有三轴联动，可以保证天线在船上时随时随地自动对准卫星，确保海上通信的连续性与可靠性。

关键词：“动中通”天线；有限元；结构设计中图分类号：TN82文献标识码：B文章编号：1009－9492(2018)05－0081－03Structure Design for “Satellite Communication in Motion ”ofShipboard Antenna Based on WorkbenchSU Wei ，ZHAO Dong ，LI Bo ，LIU Gao-lu（The 39th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation ，Xi'an 710065，China ）Abstract:The “satellite communication in motion ”of Shipboard Antenna is an indispensable equipment for maritime satellitecommunication.The sea area of our country is vast.In order to not fall behind other countries in the maritime satellite communication industry,the research on the “satellite communication in motion ”of shipboard antenna is particularly important.This paper discusses the main structure of shipboard antenna by using the finite element analysis software,and final design out of a new “satellite communication in motion ”of shipboard antenna.It has three axes.It can ensure the communication between the antenna and satellite no matter when and where possible on the sea,to make sure the continuity and reliability of maritime communication.Key words:“satellite communication in motion ”of shipboard antenna ；finite element ；structure design基于Workbench 的船载“动中通”天线结构的设计苏伟，赵栋，李博，刘高露(中国电子科技集团公司第三十九研究所，陕西西安710065)DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2018.05.0250引言1972年，我国首次开始应用卫星通信业务。

船载S波段卫星动中通天线的应用尚江华【摘要】介绍了一种船载S波段卫星动中通天线,通过微陀螺系统和伺服控制系统,采用卫星对准、自动跟踪和丢星自动捕获等措施,实现了对卫星的稳定跟踪.采用A-E-C座架,实现了过顶跟踪,适于安装在船上,在海洋中实现数据以及语音通信.【期刊名称】《河北省科学院学报》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】4页(P37-40)【关键词】S波段;动中通天线;船载【作者】尚江华【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TN927目前我国已发射天通一号S波段通信卫星，波束覆盖中国国土、太平洋西部和印度洋东北部的部分区域。

本设计提供了一套低成本高精度的S波段移动通信解决途径，满足船载领域的使用需求。

实现对星跟踪及再捕获等基本功能，而且可实现AISG、功放控制、信号多工等功能。

本设计采用高效率低轴比微带天线，座架为A-E-C三轴座架形式，伺服控制采用IMU模块、射频分合路模块和控制模块集成设计方案。

惯导解算用于测量天线相对于地理坐标系下的角度信息，控制模块利用惯导反馈的角度和北斗解算的位置信息，形成解算指令并通过电机实现闭环控制，对天线指向进行稳定控制。

1.1 主要性能指标(1)电性能指标：天线增益(含天线罩);接收≥5dBi；发射≥5dBi;G/T值≥21dB/K;电压驻波比(VSWR)：≤1.5:1;天线轴比：≤2.5dB。

(2)机械性能指标:天线运动范围为方位：360°无限制转动；俯仰：-25°～120°；交叉：-30°～30°；外形尺寸：直径φ350mm×高150mm。

1.2 系统组成S波段卫星动中通天线主要由微带天线、天线座架、IMU惯性测量单元、分合路单元、射频收发单元及伺服跟踪单元等组成[4]。

图1是动中通天线的系统组成框图。

电源、通信控制信号和射频信号通过同轴关节进入天线系统，然后通过分合路单元分离出射频信号、通信控制信号以及直流电源，分离出的各路信号分别与各路单元通信和供电，共同完成S天线在动态摇摆条件下的卫星链路的建立。

船载“动中通”天线安装手册目录1介绍 (1)1.1目的 (1)1.2系统组成 (1)1.3手册主要范围 (2)２安装 (3)2.1安装点选择 (3)2.2打开单元包装 (3)2.3ADE&BDE安装位置 (8)2.4系统线缆安装 (8)2.5天线部分安装 (9)2.6GPS安装 (15)2.7ACU的装备 (16)2.8安装ACU线缆 (17)2.9最终确认 (23)3基本信息 (24)3.1卫星基本信息 (24)3.2天线基础知识 (26)3.3系统结构的组成 (28)4系统操作 (31)4.1系统启动 (31)4.2天线初始化 (31)4.3天线稳定性 (32)4.4稳定天线基架的相关操作 (32)4.5跟踪操作 (32)4.6天线极化操作 (33)4.7射频设备 (33)4.8FCC发射抑制功能 (33)4.9天线罩的相关操作 (33)5设备安装 (34)5.1安装简要程序 (35)5.2蓝牙初始化 (35)5.3船头偏移量 (36)5.4搜索参数设置 (37)5.5极化零位校准 (38)5.6遮挡区域设置 (39)5.7ACU陀螺罗经类型 (42)5.8PCU罗经模式 (43)5.9GPS输出格式&波特率 (44)5.10倾斜传感器偏移量 (45)5.11TX48VDC电源开/关 (46)5.12保存新参数 (46)6系统操作 (47)6.1快速操作 (47)6.2前面板显示 (49)6.3前面板操作 (49)6.4ACU词汇的基本含义 (49)6.5开机显示 (51)7操作设置 (52)7.1功能键位分布图 (52)7.2船的位置（键1） (53)7.3船头指向（键2） (53)7.4寻星方式设置（键3） (54)7.5极化设置（键4） (57)7.6搜索/跟踪参考参数设置（键5） (59)7.7DVB调谐器参数设置（键6） (62)7.8搜索/跟踪参考参数测试（键7） (64)7.9偏航轴初始化（键8） (65)7.10搜索开/关（键+/-） (65)7.11跟踪开/关（键.） (66)7.12卫星编号（键↑） (66)8电脑界面 (69)9常见问题及解决办法 (70)9.1质保信息 (70)9.2维护 (70)9.3问题解决 (73)10技术指标 (77)1介绍恭喜您购买了三轴稳定卫星通信天线。

船载动中通卫星天线系统的应用作者：马国霞谭志良来源：《广东造船》2012年第04期摘要：本文介绍了船载动中通卫星通信天线系统在实船上的应用，希望为船舶行业设计者提供一定参考。

关键词：船载动中通；卫星通信；系统简介Application of Ship-Borne Satellite Communication SystemMA GuoXia1, TAN ZhiLiang2( 1.Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250; 2.Guangzhou Shipyard International Company Limited, Guangzhou 510382 )Abstract: This paper introduces the application of ship-borne satellite communication in real ships and offers reference for ship designers.Key words: Ship-borne satellite communication; Satellite communication; Brief introduction1 概述随着1972年卫星通信业务在我国首次应用并迅速发展，已经发展为我国当代远距离通信的支柱，卫星通信作为地面传输网络的补充，极大的增强了通信的应用范围。

船载动中通卫星天线通信系统是基于卫星通信技术设计和建设，即能实现语音、视频会议、会议电话、图像传输、Internet等功能，它具有天线终端安装方便、网络组网灵活，也具有距离远、覆盖范围广、信道容量大、通信质量稳定等特点；特别为巡逻、执法、水上搜救突发性事件的处置指挥平台，提高海上工作效率，保障海上安全作业，对安全保卫等重大应急事件能提供可靠通信业务保障。

笔者结合在某50米巡逻船上使用的船载动中通卫星天线系统，该卫星天线系统具有指挥协调、能有效地保障船舶在海上的通信能力、提供船舶在海上管理水平、特别在紧急通信情况下发挥了极其重要的作用，现对船载动中通卫星天线通信系统进行简介。

用 ，现对船 载动 中通卫星天线通 信系统进行简介 。 器 、下行线路 卫星 到调度 指挥 中心卫星地 面站） 和接 收端地 面站船 载动 中通卫 星天线） 所组成 的整个线路 。 卫星天线与通信卫 星进行通信 、卫星通信与卫星地
２ 船 载 动 中通 卫 星 通 信 拓 扑 结 构 图
与 传统 的卫 星 通信 网络 相 比较 ，船载 动 中通卫 星 面 站进行 通信 、卫 星地 面站 与调度 指挥 中心专线 或通
天线 系统拓 扑结 构 由几部分 构成 ：卫 星地面站 、船 载 过 与调度 指挥 中心远端 卫星站 进行 通信 ，从 而实 现船
动 中通卫 星天线 、卫 星通信 系统 、调度 指挥 中心 的通 舶 与调度 指挥 中心 的信 息 网络互联 ，完成 了船舶信 息 信 专线或调度指挥 中心远端卫星接 收站 等（ 所示） 图１ 。
从 船 载动 中通卫 星天 线通信 拓 扑 图看 ，卫 星通信
高 海上 工作效 率 ，保 障海上安 全作业 ，对 安全保 卫等 是 南二条传 输方 向相反 的单 向信 道构 成 的双 工通信线 路组成 ，卫 星通信 作为空 中 的一 个大 中继站 ，用来接 重大 应急事件能提供 可靠 通信业 务保障 。 笔者 结合 在某 ５ 米巡 逻船 上使用 的船载 动 中通卫 收系统 中所 有地面 站发来 的信号再 传 给地面站 。卫星 ０ 星天 线 系统 ，该卫 星天线 系统具 有指挥 协调 、能 有效 通 信线 路包括 无线 电波到基 带信 号在 内的整条线 路 ， 调度指挥 中心卫星地面站） 、上行线 地保 障船 舶在 海上 的通信 能 力 、提供 船舶 在海上 管理 即 由发送端地面 站ｆ 从 、卫星转发 水 平 、特 别 在 紧 急 通信 情 况 下 发 挥 了极 其 重 要 的作 路 （ 调度指挥 中心卫 星天线 地面站到卫星）

基 站 、 Ｓ Ｎ 和 Ｐ ＭＮ 系统 来 实 现 方 便 和 低 廉 的 通 ＰＴ Ｌ 信 服务 的 。然 而 。 我 国广 阔 的领 海 上 ， 持舰 船 与 在 保
轮廓两 轴 结构设 计 、传 统抛 物 反射 面三轴 结构 设 计 和传统 抛 物反射 面 四轴 结构 设计 ”。 ］
抛物 反射 面 天线 目前 被公认 为是性 价 比最高 的
植于海 上 移动 平 台 ， 一种 最佳 的解 决 方案 。 是
收 目标信 号 的状 态 ，依赖 软件 控制 算法 实现 目标 卫
粤 ￣ ｍ ｉ ｕ 爱 ｏ ｉ
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．
９
２１ ０ ０年 第 ７期
星的搜索 与跟踪 ， 性价 比较 高 ， 适合 推广使 用 。
舰 船 在 运 动 的环 境 中 出现 纵 摇 、横 摇 及转 向运 动 时 ，系统通 过天 线座 三个 轴上 安装 的角 度 ／ 度传 速 感 器感 知后 ． 由天 线控 制 器 和天 线 座驱 动 器迅 速调
船用 卫星 通信 天线 系 统 的设 计 与应用 ．此方 案采 用 普通 速度 感应 陀螺 设 备 ， 得 天线运 行姿 态 ， 取 根据 接
在 通信 盲 区 （ 电台 ）ｂ 误 码 率高 （ 。） 电台 ） ｃ 不 支持 宽 。）
带多媒 体业 务 。 ） 用费用 高 （ 包括 电 台 ）ｅ 保 密 ｄ使 不 。）
性 差等 。
在 海 船上安 装 能 自动跟 踪 同步 卫 星的船 载 卫星
通 信 天线 ． 用在 轨 同 步卫 星 的 Ｋ 利 ． ｕ波段 转 发 器 ， 与
陆上 中心 站形成 海 上卫 星移 动通 信专 网 ，将 通 常 的
ＶＳ ＡＴ卫 星通 信 综合 业 务能 力 和成 熟 的 网络技 术移

船载“动中通”定向天线控制系统的研究与开发本文论述了船载“动中通”定向天线控制系统的研究和开发过程。

该系统用于某海警巡逻舰船与海岸陆地站间的微波通信。

系统采用“动中通”技术实现定向天线的指向控制,代替原有的全向天线,增加了通讯距离,降低了发射功率。

文章首先介绍了系统的基本组成和工作原理,分析了影响天线目标指向的因素和影响程度,论证了系统采
用一维转台结构的可行性,推导了定向天线目标指向的计算公式。

确定了系统的总体设计方案。

然后对各功能子系统的工程设计开发情况进行了详细论述。

根据传感器测量原理和具体试验数据,分析了各传感器的误差来源,提出了有效的数据处理方法和误差补偿办法,实现
多传感器的组合姿态测量,设计了相应的姿态测量子系统。

开发了用于人机对话的操作平台子系统。

研究了高可靠性多串行通信的软硬件设计方法,制定了通信协议,开发了系统主控程序,实现了各子系统的协调运作和天线目标指向的计算。

合理选择了转台控制元件,采用电机位置反馈和天线转台零位检测相结合的方式,设计了转台控制子系统,实现了天线指向的精确控制和准确定位。

最后详细论述了项目中涉及到的几个关键技术:组合姿态测量技术、多串行通信可靠性设计、步进电机指数曲线升降速控制算法和光电编码器输出信号可靠采集
设计。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620481539.8(22)申请日 2016.05.25(73)专利权人 上海灵亨信息技术股份有限公司地址 200090 上海市杨浦区共青路488号1号楼(72)发明人 戴磊　虞晶杰　张清　杜烽　(51)Int.Cl.H01Q 3/08(2006.01)H01Q 1/12(2006.01)H01Q 1/34(2006.01)(54)实用新型名称一种船载动中通天线(57)摘要本实用新型公开一种船载动中通天线，包括天线座，横滚臂通过转轴连接俯仰臂，俯仰臂上设有俯仰电机，俯仰电机连接俯仰编码器，俯仰臂通过连接件连接天线，天线座上设有主控盒，主控盒一侧为信标机。

相对现有技术，本实用新型采用闭环控制方式时时修正天线指向角度，采用高精度惯导技术、高精度卫星定位技术和INS 融合技术及信标信号跟踪技术实现了三轴精确控制，通过采用三轴稳定跟踪系统，利用高精度齿轮传动结构和精密导电滑环使得方位轴可实现360°连续旋转，横滚轴可在-23°到23°之间旋转，俯仰轴可在-5°到110°之间旋转，保证天线在载体的各种运动状态下始终稳定跟踪对准卫星，完成高质量、高增益、高稳定性的通信。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 205646161 U 2016.10.12C N 205646161U1.一种船载动中通天线，包括天线座，其特征在于，天线座内设有转台，转台上设有导电滑环，转台连接方位支架，方位支架上设有方位电机，方位电机连接方位小齿轮，方位小齿轮与方位大齿轮相啮合，方位电机连接方位编码器，转台处设有方位寻零开关，方位支架通过转轴连接横滚臂，横滚臂上设有横滚大齿轮，横滚大齿轮与横滚小齿轮相啮合，横滚小齿轮通过键槽的方式压接于横滚电机上，横滚电机连接横滚编码器，横滚臂上设有横滚寻零开关，横滚臂通过转轴连接俯仰臂，俯仰臂上设有俯仰大齿轮，俯仰大齿轮与俯仰小齿轮相啮合，俯仰小齿轮通过键槽压接于俯仰电机上，俯仰电机连接俯仰编码器，俯仰臂通过连接件连接天线，天线座上设有主控盒，主控盒一侧为信标机。