便捷式车载卫星电视接收设备技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、静中收

2006年3月份，在北京举行的中国国际广播电视信息展览会（CCBN2006）上，国内的某家公司就推出了采用平板天线的静中收系统，它由电控箱和车顶天线机械装置两大部分组成。电控箱位于车厢内部，是系统的控制中心，使用者通过操作其面板按键完成车顶天线的寻星和对星动作。车顶天线机械装置支持天线在水平和垂直俯仰两个方向上运动。在电控箱控制管理软件的控制下，卫星天线能够快速准确地搜索并锁定任何符合场强要求的卫星，大大提高了对星工作的效率和质量。

2、动中通

在2006CCBN展览会上，四川视频电子有限责任公司（SVEC）推出了两款动中通系统，其天线伺服系统款采用高效率变焦距椭圆波束天线，以降低天线高度；另一款采用圆形天线。天线反射面采用碳纤维材料成型，以减轻重量。

天线伺服系统采用低损耗密封玻璃钢天线罩设计，不但防止雨雪的漫入，还可减小行驶中的风阻，降低伺服功耗。

天线指向系统由陀螺传感器、电子罗盘、GPS接收模块和单片机（MCU）等组成。陀螺传感器主要用来测量行驶车的航向角；电子罗盘是测量卫星天线的仰角和方位角变化量的传感器；GPS接收机模块用来测量车辆当前经纬度定位坐标；MCU则每隔一定时间通过GPS给出的车辆当前经纬度定位坐标，并结合卫星接收机输出的自动增益控制（AGC）信号，对天线进行实时误差校正，使之重新对准卫星。

早在2004年的国际消费电子展（CES2004）上，美国天线制造商KVHIndustries公司（KVHI）展出的TracVisionA5产品。该系统采用82cm直径的圆形平板天线，通常安装在轿车后座上前方的车顶上，也可安装在列车上，天线的高度大约13cm，可在行驶过程中接收C／Ku波段卫星的圆极化信号，最低接收功率为44dBW，TracVisionA5动中通系统采用了机扫和相扫相结合的方式。即在方位角上采用机械扫描。由内部的旋转电机驱动相控阵天线指向卫星方位；在仰角上，由信号处理微处理器利用移相器控制相位关系，实现波束电扫。同时为了解决仰角上波束电扫范围过窄的问题，采用机械控制的辅助措施，以实行在仰角上31°～57°范围的搜索，来对准需要接收的卫星信号。由于接收圆极化信号，避免了极化跟踪问题。

2006年1月5日。在美国拉斯维加斯CES2006展览会上，美国卫星通讯公司RaySat公司推出SpeedRay3000动中通系统，在原有SpeedRay1000系统的基础上，增加了可支持卫星高速上网的功能。

SpeedRay3000系统同样是基于相控阵天线原理，天线高度和TracVisionA5几乎相同，不过TracVisionA5俯仰ElevationRangeyj宽度只为26°，而SpeedRay3000可达50°。

因为SpeedRay3000系统通过四面同步控制的相控阵天线构成一个接收面，所以相比TracVisionA5的单面天线结构．在同样的高度限制下，SpeedRay3000系统有更大的俯仰活动ElevationRangeyj范围。

第二节 产品工艺特点或流程

一、静中收

1、基本原理

静中收系统基本原理是采用自动对星并自动定位的方法。首先系统通过给方位角和仰角电机一定的步进量，自动寻找卫星信号。一旦有接收到卫星的信标信号（卫星发射一个固定频率的窄带信号），天线驱动系统就会根据接收到信标信号的强弱．检测出误差信号，并驱动跟踪系统，使天线准确指向卫星，最终使收到的信标信号电平达到极大值。

由于卫星位置受影响因素较多，天线无法长时间精确预测卫星轨道，故静中收系统还具备自动跟踪功能．通过检测卫星轨道和天线实际角度在设定时闯内的角度差值，并将止E值送入伺服系统，驱动天线以消除角误差．通过不断地比较、驱动，使得天线一直指向卫星。

静中收系统，根据其使用天线的不同，分为采用偏馈天线的和采用平板天线的两种类型。

2、采用偏馈天线的静中收

静中收系统一般多采用偏馈天线，因为这种天线不仅馈源及支撑遮挡最小，而且有较大的焦距直径比F／D，从而使天线的纵向尺寸变大，短径降低，同日寸还能降低天线旁瓣电平和改善馈源的极化辐射电平。如果安装在车顶上，并采用折叠式设计，可降低整体高度，减小风阻．便于载车行驶。

静中收系统的主要功能有：通电后自动搜索并定位到所收卫星；收完节目后自动折叠；具有防雨、防腐蚀底座；具有手动、自动、遥控三种工作状态；能够手动、自动寻星并且自动定位；可存储多个星位，并具有星位参数修正、天线限位修正、天线零位修正功能。

3、采用平板天线的静中收

采用车载平板天线接收卫星信号，车在行驶过程中天线平放在车顶，高度仅为17cm，大大减小了风阻，提高了安全可靠性。等车静止后，用户只需启动系统开关，稍等片刻就能收看到卫星电视节目。

静中收系统，是在车辆静止时接收卫星电视的最佳选择。它具有体积较小、安装方便、操作简单、价格适中等优点，这种车载接收方案不但适用于军事系统野外训练车、相关部门野外作业车，还适用房车、运动型多功能车（suv）、多用途车（MPV）、休闲车（RV）等多种车型使用。

二、动中通

车辆在行驶中自动跟踪接收卫星信号的方案，称为“动中通”。动中通系统采用车载自动跟踪天线。

1、采用正馈天线的动中通

（1）基本构成

动中通系统由车外的天线伺服系统、车内的控制器（包括各传感器接口、数据采集、控制器、卫星接收机等）和主控微处理器构成，三者之间采用电缆连接，具备稳定跟踪和接收两大功能。

天线伺服系统由天线接收系统、跟踪接收系统（LNA、跟踪下变频器和跟踪接收机）、伺服跟踪系统（包括伺服驱动器和伺服马达）以及天线指向系统组成。

（2）基本原理

动中通系统在初始静态状态下，和静中收系统的接收原理一样，即自动搜索定位。由GPS、电子罗盘、捷联惯导系统测量出航向角、车体所在位置的经纬度及相对水平面的初始角，然后根据其姿态及地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角，在保持仰角对水平面不变的前提下转动方位，并以信号极大值方式自动对准卫星。

而当车体在运动过程中时，系统将测量出车体的姿态变化，运用数学运算平台“和波束”极大值或“差波束”极小值的判断方法，变换为天线的误差角；再通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角及高频头的极化角，以保证车体在变化过程中，能够对卫星进行持续跟踪。

动中通系统跟踪方式有自跟踪和惯导跟踪两种：自跟踪是依靠卫星信标进行天线闭环伺服跟踪；惯导跟踪是利用陀螺传感器的变化进行天线跟踪。通常当系统对星完毕转入自动跟踪后，以自跟踪方式为主。与此同时，惯导系统也进入工作状态，并不断地输出天线方位角、俯仰角和高频头的极化角等数据。一旦由于遮挡或其它原因引起天线信标信号中断时，系统将自动切换到惯导跟踪方式。

（3）技术参数要求

相对静中收系统来讲，由于车辆在行进中可能遇到各种路况，包括崎岖路面造成的车体颠簸和振动，通过隧道、桥洞、树林、山体遮挡造成的信号中断等，因此动中通系统对天线伺服系统的一些技术参数要求更为严格，具体表现在以下方面：

①跟踪范围要大，方位在0—NX360°（N：为倍数）、俯仰在0～90°之间，天线伺服系统都能进行跟踪；

②伺服机械平台稳定高，以减缓路面和车速造成的车体颠簸与j中击，保证天线主瓣指向卫星；

③信号中断后，再次捕获所耗用时间要小；

③具有天线指向记忆功能，如经短时间的信号中断后，天线伺服系统无需重新捕获，即可恢复接收；

⑤跟踪精度可略劣于静中收，一般选择跟踪精度≤1／8天线波束宽度；

⑥抗震性好，耐冲击。以减小各种车速与路况造成的影响。

（4）应用

动中通系统不但可以应用在汽车、列车的车载系统中，还可应用在船载系统中。

2、采用平板天线的动中通

上述动中通系统均采用小型的正馈天线作接收天线。具有完整的天线机械驱动系统。除此之外还有一款平板天线的动中通系统，其采用的平板天线，实际上是基于平面相控阵天线（PhaseArrayAntenna）的设计原理。

相控阵天线，顾名思义即相位可以控制的阵列天线。它由天线阵、馈电网络和波束控制器三个部分组成。其中天线阵是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关系是可以控制的。

当微处理器接收到包含通信方向的控制信息后，根据控制软件提供的算法计算出各个移相器的相移量，然后通过天线控制器来控制馈电网络完成移相过程。由于移相能够补偿同一信号到达各个不同阵元而产生的时间差。所以此时天线阵的输出同相叠加达到最大。一旦信号方向发生变化，只要通过调整移相器的相移量就可使天线阵波束的最大指向做相应的变化，从而实现波束扫描和跟踪。

相控阵天线最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与普通机械扫描天线系统相比，降低了整个天线驱动跟踪系统的复杂性，是目前卫星移动通信系统中一种重要的天线形式。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

Telematics是一个由通信和信息科学组成的合成词，通常称为车载远程信息处理。它综合了汽车制造和IT技术，包括计算机、移动通信、数字广播等；同时，又依托于ITS的“3S”，从而迅速发展成为融合技术与服务的新业务。Telematics通过无线信道连接车载终端机与服务中心，以构成提供信息服务的通信链路。通过安装于车内的终端系统，分析汽车内与车外发生的各种状况，收集驾驶和行车所必需的各种信息，同时执行一系列的必要控制，为驾驶员和乘客提供方便、安全和娱乐。

Telamatics的技术特征充分表现了现代科技的大融合。它应用5种主要技术：卫星定位技术（GPS）；无线接入技术；蜂窝通信技术（2G/3G）；专用短程通信的窄带网络技术（DSRC）；数字广播和多媒体广播技术（DMB），融合成为4类主要功能：

1、基于卫星定位技术（GPSGIS）的地面导航。根据道路状态引导车辆以最佳路线抵达目的地。

2、基于ITS数字广播（GPSGISLBSCDMB）的智能交通。典型应用为对路面实时状况的领航。它不同于以地理信息为基础的导航，而是在导航的基础上，以路面上发生的实时位置信息（LocationBasedServices，LBS），引导车辆不仅选择最佳地理路由，而且选择所需时间最短的优化路由。通过ITS信息中心发布的路面状况实时多媒体信息，以广播形式传送语音、分析和测算处理的结果，以数据形式将遥感测量的地理数据合成为引导实时驾驶的领航图，及时提醒驾驶员避开交通堵塞或突发事件的路段，给出最佳修改行车路线，以最短时间到达目的地。

3、基于无线移动通信技术（2G/3GDSRCWLAN）的远程信息服务。一方面以WLAN形式构建车内的微微网，以通用的信息平台实现网络化通信和信息服务，这与手机通信和无线上网的功能基本一致；另一方面以RFID沟通标签与读取器，再以DSRC互联服务中心，以信息平台方式，既将ECU收集的发动机温度、尾气、轮胎、汽油及行车状况等的汽车信息送到服务中心的维修站，以实现远程车辆故障诊断和求助；将过路的计费信息和服务的费用信息送到服务中心的结算站，服务中心可据此分析和判断车辆有无故障、有无可能出现的失控、失盗等紧急情况，既能及时告知驾驶员，又能指令汽车减速、停止运行或无法启动。同时，准确记账并自动收费。

4、基于数字广播技术（CDMB-T/CMMBITS）的车载文化娱乐。它不仅要在车上显示电视节目、路面状况、MTV、电子游戏等，还要显示和管理个人节目信息资源（数据广播），并随时经广播宽带下载地理、地貌、地图等信息，还能显示如E-Mail接收的互联网信息。

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