目前，在衛星便攜站對星方麵，通常根據公式計算方（fāng）位角和俯仰角的理論值，使用機械磁羅盤顯示（shì）便攜站天線的實際方位角和俯仰角，手動調整便攜站（zhàn）天（tiān）線實現（xiàn）對（duì）星。陝西香蕉视频成人污污通信設備工程有（yǒu）限公司分析這種傳統對星方式存在以（yǐ）下三個（gè）缺點：

(1)由於（yú）方（fāng）位角和俯仰角（jiǎo）理論值公式是基於真北進行計算的，而機械磁羅盤（pán）顯示的是磁北方向，存在一定的磁偏角，磁偏角隨經緯度的不同，其值也不同，並且每年都發生變化，因（yīn）此根據公（gōng）式計算的方位角和俯仰角的（de）理論值與（yǔ）實際**對星（xīng）值之間存在一（yī）定的偏差；

(2)讀取機械（xiè）磁羅盤的時候，不同的操作人員會產生不同（tóng）讀取誤差（chà），通常會出現±1°～±3°的讀取誤差；

(3)采用手動調（diào）整便攜站天線對星的方式，對方位（wèi）角和俯仰角的調整幅度不能做到**控製，這一點對窄波束便攜站（zhàn）天線對星的影響尤為明顯。

以上原因導致傳統對星方式存在找星難度大、對（duì）星耗時（shí）多、對星精度差的問題，這一問題在陌生地域表現尤為突出，嚴重影響了衛星便攜（xié）站的通信效（xiào）能。

針對傳統對星方式存在的問題，本文提出了衛星便攜站自動對星係統，該係統是一個附加在實裝設備上的自動對星工具（jù），以PIC單片機為核心，通過采集和處理GPS數據、方位（wèi）俯（fǔ）仰傳感器數據和衛星信號強度數據，控製高精度步進電機自動（dòng）調（diào）整便攜（xié）站天線方位角和俯仰角（jiǎo），從而實（shí）現快速、自（zì）動、**對（duì）星。

1 相關研究

在衛星便攜站對星方麵（miàn），文獻提出了采用GPS采（cǎi）集便攜站地理（lǐ）位置信（xìn）息（xī），通（tōng）過公式計算（suàn）當前便攜站方（fāng）位角（jiǎo）和俯仰角理論（lùn）值，采（cǎi）用傳感器采集便攜站方（fāng）位（wèi）角（jiǎo）和俯（fǔ）仰角的實際值，手動調整便攜站方位角和俯仰角（jiǎo），通過對比（bǐ）理論（lùn）值和實際值實現輔助對星。

這（zhè）些輔助對星方式的優點有（yǒu）兩個：采（cǎi）用GPS模（mó）塊采集地理位置信息，根據（jù）公式計算便攜站（zhàn）方位角（jiǎo）和俯仰角的理論值，提高了效（xiào）率；采用傳感器（qì）模塊代替了機械磁（cí）羅盤，消除了對星過程中的讀取誤差。但是，也存在兩個缺點：因為磁偏角的存在（zài），導致計算出的理論值並不是實際**對（duì）星值；仍然采用手動對星方式，對星精度不高（gāo），不能真正（zhèng）達到完全自動對星。

針對傳統（tǒng）對星方式和輔助對星方式的不足，本文提出了衛星便攜站自動對星係統（tǒng）的設計方（fāng）案，設計實現（xiàn）了衛星便攜站自動對星係統。

2 總體設（shè）計

衛星便攜站自動對星係統是一個附加在（zài）實裝設備上的自動對星工具，以PIC單片機為核心，通過采集和處理GPS數據、方位俯仰傳感器數據和衛星（xīng）信號強度數據，控製高精度步進電機自動調整便攜站天線方位角和俯仰角，從（cóng）而實現快速、自動、**對星。係統結構框（kuàng）圖（tú）如圖1所示（shì）。

3 硬件設計

係統硬件由單片機硬件和機（jī）械（xiè）部件兩部分組成。

3.1 單（dān）片（piàn）機（jī）硬件設計

在（zài）單片機硬件（jiàn）設（shè）計上，選擇Microchip公司生產的PIC18F97J60單片機作（zuò）為主控製器構成硬件平台，利用其豐富的外部接口高速處理能力，達到實時采集數（shù）據、及時處理數據、快速傳輸數據的目的；GPS、方位俯仰傳感器（qì）、衛星信號強度采（cǎi）集等模（mó）塊均采用RS 232接口，**了測量數據（jù）精度和接口一致性；步進電機驅動器根據單片機傳來的PWM信號分別控（kòng）製方位步（bù）進電機和俯仰步進電機（jī）的轉動大小（xiǎo）、轉動方向、脫機和鎖定，步進電機（jī）帶動機械部分運動，調整便攜站天線的方（fāng）位角（jiǎo）和俯仰角，本設計采用ZD-6560-V4型步（bù）進電機驅動器，具有（yǒu）三（sān）個調整細分數撥動開（kāi）關，電機（jī）驅動器細分數越（yuè）多（duō），步（bù）進電機精度越高。單片機硬件部分（fèn）連接框圖如圖2所示。

3.2 機械部件設計

在機械部（bù）件設計上，采用齒（chǐ）輪（lún）、絲杠等（děng）機械部件將步（bù）進電機與便攜（xié）站天線連接起來，從而（ér）實（shí）現了用步進電機控製便攜站天線方位角和（hé）俯仰角調整的目的。機械部件設計模型如圖（tú）3所示。

4 軟件設計（jì）

衛星便攜站（zhàn）自（zì）動對星（xīng）係（xì）統軟件是整個係（xì）統的控製中心，負責采集輸入信號、對輸入信號進行分析處理、輸出信號控製（zhì）步進電機轉動，以實（shí）現（xiàn）衛星（xīng）便攜站天線自動、快速、**對星。

4.1 總體程序設計（jì）

衛星便攜站自動（dòng）對星係統軟件對GPS信息采集模塊、方位俯仰傳感模塊、衛星信號強度采集模塊傳來的信息（xī）進行實時（shí）處理，並控製高精度步進電機轉動（dòng），以帶（dài）動（dòng）便攜站天線運動，實現自動對星。具體（tǐ）流程如下：首先根據GPS信（xìn）息（xī）采（cǎi）集模塊采集到的地理（lǐ）位置信息，根據公式計算便攜站天線方位（wèi）角和（hé）俯仰角的理（lǐ）論值，並用磁偏角對方位角進行修正；然（rán）後將經過修正理論值與方位俯仰傳感模塊采集的便攜站天線當前的（de）方位角和俯仰角進行比較（jiào），控製高精（jīng）度步進電機轉動，從而（ér）實現粗略對星過程；當粗略（luè）對星過程完成後，再在一個較小的區域內控製步進電（diàn）機進行掃描，並實時監測衛星信號強度（dù）采集模塊采集到的衛星信（xìn）號強度，當衛星信號強度（dù）達到.大的時候，實（shí）現**對星。軟（ruǎn）件總體（tǐ）流（liú）程（chéng）框圖如圖4所示。

4.2 粗略對星程序設計

對（duì）星需要兩（liǎng）個重要參（cān）數：方位和俯仰。對星參數理論值的計算需要根據便（biàn）攜（xié）站天線當前地理位置信息(經（jīng）度、緯度)進行計算，計算公式如下：

設（shè）方位角為γ(方位角正南為（wéi）0°)，正（zhèng）角度為（wéi）南偏西（xī）的度數，負角度為南偏東的度數（shù）；俯仰角為δ；ψ為衛星的經度；α為衛星（xīng）便攜站當前的經度；θ為衛星便攜站當前的緯（wěi）度。

由於根據公式計算得到的方位角理論值是以真北為標準的，而方位角傳感（gǎn）器（qì）的采集值是以磁北為標準的，因此采集（jí）值和理論值之間存在一個差值，即磁偏角。計算出的對星（xīng）參數理論值（zhí）需（xū）要根據磁偏角進（jìn）行修（xiū）正。根（gēn）據IGRF2005地磁場模型，利用（yòng）NOAA的NG-DC提供的磁偏角計算程序，用磁偏角對方位角（jiǎo）進行修正。

便攜站天線當前的方位角和俯仰角（jiǎo）可以通過傳感器直接采集到，然（rán）後將采集到的數（shù）據與修正過的理論值進行比較，決定步進電機的轉動方向和（hé）大小，當步進電機按程序轉動完成後，再次采集數（shù）據，重複上述步驟，直（zhí）到（dào）采集值等於修正後的（de）理論（lùn）值為止。步進電機控製流程如（rú）圖5所示。

4.3 **對星程序設計

衛（wèi）星信號強度采集需要（yào）單片機與衛（wèi）星信號強度采集模塊之間首先交互握手信息，然後發送信號強度指令采集衛星（xīng）信號強（qiáng）度，並保存（cún）采集到的衛星信號強度信息（xī）與前一次衛星（xīng）信號強度（dù）進行比較，先控製方位步進電機調整方位角，再控製俯仰步進電機調整俯仰角，實（shí）現**對星。**對星流程如圖6所示。

5 結論（lùn）

經過（guò）使用（yòng）證明：平均對星時間由原來不確定減少到（dào）2 min以（yǐ）內，對星時間明顯縮短；對星精度較傳統手工對星方式提高2～10 dB，對（duì）星精度明顯提（tí）高。

衛星便攜站自動對星係統是在實裝（zhuāng）設備上（shàng）添加的（de）一個自動對星工具，係統不（bú）改變實（shí）裝設備（bèi）的結構，隻要（yào）在實裝設備上添加該係統，就能夠做到實裝（zhuāng）設備的快速、自動、準確對星。係統采用模塊化（huà）的設計思想，隻要更換機械（xiè）部件，就（jiù）可以應用於不同類型（xíng）的衛星便攜站，應用（yòng）範圍較大，實用性較強。