[业务]移动卫星电视接收控制器
移动卫星电视接收控制器
一( 系统描述:
系统有电机驱动旋转式接收天线(抛物面)为卫星接收天线，由直流步进电机控制方位(360度)及俯仰(45度)，当天线抛物面的轴线对准接收的卫星时，接收信号最大，并正常收看电视节目。
与固定卫星天线相比，有以下不同:
, 安装在移动平台，如车顶，并支持移动，这样卫星与天线的相对位
置会处于不断的变化状态;
, 位置变化包括:地理位置、方位、俯仰;
, 自动对星
即:
, 自动搜索(或计算)卫星并自动完成对星;
, 实时跟踪，保持天线轴线与卫星-天线的连线之间的误差小于1度;
问
题
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核心:
1. 控制电机转动，即控制天线的俯仰方向及方位;
2. 将天线的轴线对准接收的卫星;
二( 控制器组成
控制器主要由CPU、LNB+Tuner、电机驱动芯片、电源转换芯片组成。
CPU:
控制器核心器件发出控制命令及动作控制。 LNB+Tuner:
信号监视回路。功能:将卫星信号变频、放大等，输出模拟信号，其输出信号的幅度大小表示信号的强弱。通常情况下，对准卫星时，该信号最强。该信号可由CPU的A/D采样获得(或通过检波
电路
模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案
获得直流电平后采样)。
电机驱动芯片:
直接驱动步进电机的芯片，可由CPU通过不同的波形组合控制下，完成电机的正转与反转及停止。
电源:
通过馈线进入控制板的电源为DC36V，电源转换电路将该电压转换成需要的各种电源，如5V(CPU等使用),16V(LNB使用)及36V(电机驱动使用)等。
辅助单元:
控制器可以通过增加辅助单元来提高系统性能，包括GPS及电子陀螺
GPS :
提供目前所在位置信息，一般通过RS232告诉CPU该信息，该信息在一串各种信息字符中，通过ID及位置获取。
电子陀螺(GYRO):
提供当前天线的方位及俯仰信息。一般通过RS232告诉CPU该信息。
CPU通过知道目前的地理位置及目前的方位、俯仰信息来计算卫星的理论位置，可实现快速捕获及定位。提高系统性能。
三( 软件模块
软件(硬件)模块主要由下面部分组成:
3.1 步进电机驱动模块
功能描述:单独函数单元(或单独MCU)，功能为驱动步进电机正转或反转，转动角度为天线转动半度(对应电机转动约X度)。
, 如需要转动更多度数，可采用多次命令/调用方式
, 正转与反转;
, 停止(静止):改功能使电机处于停止状态(与断电状态不同，会随重力
自由随动)。
, 方位与俯仰可采用同样的模块;
实现:
方式1:可采用单独MCU实现，由两个MCU组成，程序一样，脚定义相同。通过GPIO接收命令及响应回报(ACK)。MCU如51或PIC单片机。通过主CPU与这两个(方位、俯仰)
:主CPU的软件实现。由于停止及转动过程中仍需要CPU工作，因此建方式2
议使用定时中断方式实现驱动码的转换。定时器单位时间(10uS)。
其它:
, 方位与俯仰电机不会同时工作，以减少电源需求。即两个电机同一时间
最多只有一个电机转动。多数时间是2个电机都处于“停止”状态。
, 方位电机无限制转动，即天线转动角度为nX360?;
, 俯仰电机由于结构限制，有上位及下位两个限制位。限制位由两个碰触
开关组成。当天线仰角大于上位时，上位开关闭合，此时应听是俯仰电
机继续正转。同理，当天线仰角小于下位时，下位开关闭合，此时应听
是俯仰电机继续反转。以保护天线不碰触顶盖及底盘。
3.2 信号接收强度
输入信号为模拟正弦信号。当天线对准卫星时，该信号幅度最大，当天线与卫星角度大于10度以上，信号消失，输入信号为零。
方式1:采用对输入信号直接A/D采样方式。采样信号需进行取绝对值平均的方式计算信号强度。数据样本应大于300次,平均后得到一次输入RSSI值。根据该值大小确定电机的转动方向。
方式2:采用幅度检波电路，由硬件完成RSSI，采用A/D采样(多次平均)确定信号强度，样本数大于64次后平均为一次输入RSSI值。根据该值大小确定电机的转动方向。
3.3 主程序:
主程序分为信号搜索与跟踪两部分组成。
3.3.1搜索
, 搜索:
搜索是指当信号消失(如刚开机、信号被遮挡等)后需要重新寻找卫星位置的过程。
, 盲扫
盲扫方式是全空域搜索，直到找到卫星信号为止。 , 信号门限:信号的RSSI高于此数值表示卫星找到，小于此数值表示不是卫
星信号(如干扰)或无信号。
当信号消失，系统的判断卫星信号丢失，需要进入搜索状态后，执行搜索程序。具体步骤如下:
主要介绍盲扫过程，采用GPS及GYRO的搜索过程与此不同，另文叙述。
简述:分别按中、下、上三个俯仰角上，360度方位旋转，每转动5度，测量RSSI信号，至输入信号过门限。具体步骤为: 1. 天线俯仰初始化，即下转至碰触下位开关。 2. 正转俯仰电机，将天线俯仰处于中值(全俯仰45?)22.5?位置。
3. 转动方位5度，测量RSSI值。
4. 如信号RSSI大于门限，停止搜索，转入跟踪主程序。否则，再转动方位角5度。重复步骤3.
5. 当方位转动到达一圈后(71个转动，检查RSSI)，如仍无过门限信号(卫星未找到)。
6. 正转动俯仰电机，至32.5度，即增加10度俯仰角。重复步骤3.
7. 反转动俯仰电机，至12.5度，即减少20度俯仰角。重复步骤3.
8. 重复步骤1.
3.3.2跟踪
搜索到信号后，即进入跟踪主程序。主程序的功能为: , 精细对准卫星;
, 不断修正天线位置，保持RSSI信号最大;
跟踪算法:
采用“瞎子爬山”算法，步骤为:
方位调整
1. 记录目前RSSI值，作为“原值”
2. 方位正转动0.5度，测量RSSI。
3. 如RSSI大于“原值”,表明转动有效。将当前RSSI值代替“原值”。重复步骤2.
4. 如RSSI小于“原值”,表明转动无效。继续步骤5. 5. 反转动0.5度，RSSI值，作为“原值”。 6. 方位反转动0.5度，测量RSSI。
7. 如RSSI大于“原值”,表明转动有效。将当前RSSI值代替“原值”。重复步骤7.
8. 如RSSI小于“原值”,表明转动无效，正转方位0.5 度。方位调整完毕。
俯仰调整
与方位调整基本相同，即，方位每次增加或减少0.5度，如有效继续，无效退回。
说明:俯仰有位置限制，每次转动前应检查位置开关。当“上位开关”闭合后，应停止俯仰电机正转。当“下位开关”闭合后，应停止俯仰电机反转。
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