一种通信链路遮挡物识别系统及识别方法与流程

1.本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种通信链路遮挡物识别系统及识别方法。


背景技术：

2.在地面移动卫星通信设备实际应用过程中，由于地形和周边环境的干扰，经常存在遮挡物对卫星信号遮挡或者衰减的情况出现。
3.目前，传统的地面卫星通信终端在遮挡发生时，系统不能自主进行判断遮挡发生的类型，也就无法产生对应的规避操作。


技术实现要素：

4.一方面，为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种通信链路遮挡物识别系统，所述系统安装在移动通信设备上，所述系统包括：
5.天馈系统，用于处理和发送接收到的信号；
6.信标机，所述信标机与所述天馈系统连接；
7.解调器，所述解调器与所述信标机连接；
8.天线伺服板卡，所述天线伺服板卡与所述信标机连接；
9.转台控制模块，所述转台控制模块分别与所述天线伺服板卡和所述天馈系统连接，用于接受到所述天馈系统的指令后，控制所述天线伺服板卡的转向；
10.惯导模块，所述惯导模块与所述天线伺服板卡连接，用于移动通信设备在进入隧道或地下空间时，提供高精度定位导航作用；
11.环境感应模块，所述环境感应模块分别与所述天馈系统、所述解调器和所述天线伺服板卡连接，用于获取移动通信设备感应当前周围环境的环境信息，并将获取的环境信息反馈至天馈系统，通过天馈系统改变天线伺服板卡的波束指向，实现卫星与天线伺服板卡之间的正常通信。
12.进一步地，所述天馈系统上连接有低噪声放大器，所述低噪声放大器与所述信标机连接。
13.进一步地，所述转台控制模块包括：俯仰转台、俯仰转台控制机构、方位转台和方位转台控制机构；
14.所述俯仰转台分别与所述俯仰转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；
15.所述方位转台分别与所述方位转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；
16.所述俯仰转台控制机构和方位转台控制机构分别与所述天馈系统连接。
17.进一步地，所述环境感应模块包括：环形器、小功率耦合器、功率放大器组件和回波信号模块；
18.所述环形器分别与所述天馈系统、所述回波信号模块和小功率耦合器连接；
19.所述小功率耦合器分别与所述功率放大器组件和所述回波信号模块连接；
20.所述功率放大器组件与所述解调器连接。
21.进一步地，所述回波信号模块包括：回波信号处理模块和回波信号接收组件；
22.所述回波信号处理模块分别与所述天线伺服板卡、所述小功率耦合器、回波信号接收组件和所述天馈系统连接；
23.所述回波信号接收组件与所述环形器连接。
24.另一方面，本技术提供一种通信链路遮挡物的识别方法，所述方法包括以下步骤：
25.步骤1、当移动通信设备在正常移动过程中被遮挡物遮挡时，所述天线伺服板卡与所述卫星之间的信号出现衰减或信号质量变差时，启动环境感应模块；
26.步骤2、环境感应模块将实时感应的环境信息分析后反馈至所述天馈系统，所述天馈系统根据接收到的环境信息，通过向转台控制模块发送指令，转台控制模块接收到指令后作出对应的措施，使得卫星与天线伺服板卡之间恢复正常通信。
27.进一步地，在步骤1中，所述环境感应模块通过实时探测所述天线伺服板卡的波束指向方向获取所述环境信息。
28.进一步地，在步骤2中，所述环境感应模块中的所述解调器用于发射中频通信载波信号，经过所述功率放大器组件对中频通信载波信号进行放大；
29.其中，所述小功率耦合器用于从所述解调器发射中频通信载波信号时的发射通道内耦合出一部分能量作为后续数据处理基准信号；
30.所述环形器用于从所述发射通道内分离出射频段回波信号，其中，所述回波信号和发射通道具有相同的频率；
31.所述发射通道发出的中频通信载波信号经过天线辐射后传播电磁波信号，当传播路径中遇到障碍物时，障碍物会反射电磁波信号，反射后的电磁波信号被天线接收后从环形器中分离出回波信号；
32.所述小功率耦合器中耦合出的能量和所述环形器分离出的回波信号经所述回波信号接收组件传输至所述回波信号处理模块中，所述回波信号处理模块将所述回波信号和基准信号进行比对，则可获得当前天线波束指向方向所对应的遮挡物的电磁反射特性，根据比对结果可判断遮挡物特性，所述回波信号处理模块将遮挡物特性反馈至天馈系统，所述天馈系统根据遮挡物特性发出控制指令，所述转台控制模块根据接收的控制指令进行相应的操作。
33.进一步地，在步骤2中，所述遮挡物特性包括：地下空间遮挡信号、物体遮挡信号和隧道遮挡信号；
34.当回波信号处理模块判断的结果是地下空间遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天馈系统关闭或待机，且不向转台控制模块发送指令；
35.当回波信号处理模块判断的结果是物体遮挡信号，且遮挡物体为行驶路线障碍时，所述功率放大器组件输出，所述天馈系统控制所述信标机重新规划新的行驶路线；若回波信号处理模块判断遮挡物体为非行驶路线障碍时，可继续执行前期规划任务；
36.当回波信号处理模块判断的结果是隧道遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天线伺服板卡保持当前姿态，所述天馈系统调动所述信标机调取地图信息，评估移动通信设备驶出隧道的行驶信息，待移动通信设备驶出隧道空间时，回波信号处理模块将驶出隧道的行驶信息反馈至天馈系统，天馈系统根据行驶信息向转台控制模板发送指令，转
台控制模块接收到指令后，控制天线转动使得天线伺服板卡波束指向卫星回复正常通信。
37.进一步地，所述行驶信息包括：移动通信设备驶出隧道的时间信息、位置信息和航向信息。
38.本发明的有益效果：
39.通过设置的环境感应模块，整个系统可使地面移动卫星通信设备实时探测卫星通信天线波束指向方向的遮挡情况，且具有独立解析的数据的能力，可实时评估探测方向是否存在遮挡物及遮挡物的类型，从而采取相应的避障操作，并及时反馈给使用者当前天线波束指向路障情况。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1是本发明提供的系统架构示意图；
42.图2是本发明提供的信号处理流程示意图；
43.图3是本发明提供的遮挡发生时系统控制流程示意图。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
45.实施例一
46.参见图1，一种通信链路遮挡物识别系统，所述系统安装在移动通信设备上，所述系统包括：
47.天馈系统，用于处理和发送接收到的信号；
48.信标机，所述信标机与所述天馈系统连接；
49.解调器，所述解调器与所述信标机连接；
50.天线伺服板卡，所述天线伺服板卡与所述信标机连接；
51.转台控制模块，所述转台控制模块分别与所述天线伺服板卡和所述天馈系统连接，用于接受到所述天馈系统的指令后，控制所述天线伺服板卡的转向；
52.惯导模块，所述惯导模块与所述天线伺服板卡连接，用于移动通信设备在进入隧道或地下空间时，提供高精度定位导航作用；
53.环境感应模块，所述环境感应模块分别与所述天馈系统、所述解调器和所述天线伺服板卡连接，用于获取移动通信设备感应当前周围环境的环境信息，并将获取的环境信息反馈至天馈系统，通过天馈系统改变天线伺服板卡的波束指向，实现卫星与天线伺服板卡之间的正常通信。
54.其中，环境感应模块具有独立解析的数据的能力，可实时评估探测方向是否存在遮挡物及遮挡物的类型。例如，可以反馈为树木遮挡或者隧道遮挡等。
55.系统根据环境感应模块反馈信息采取相应的避障操作，并及时反馈给使用者当前
天线伺服板卡的波束指向路障情况。
56.在一些实施例中，所述天馈系统上连接有低噪声放大器，所述低噪声放大器与所述信标机连接；
57.所述低噪声放大器内嵌于所述天馈系统内。
58.在一些实施例中，所述转台控制模块包括：俯仰转台、俯仰转台控制机构、方位转台和方位转台控制机构；
59.所述俯仰转台分别与所述俯仰转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；
60.所述方位转台分别与所述方位转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；
61.所述俯仰转台控制机构和方位转台控制机构分别与所述天馈系统连接。
62.其中，转台控制模块是本领域公知的常用必不可少结构，其作用是，根据天馈系统的指令带动天线伺服板卡发生转动。例如，公开(公告)号:cn104733858b的中国发明专利，公开了一种自动型天线支架，记载了用于控制天线灵活转动的转台机构。
63.在一些实施例中，所述环境感应模块包括：环形器、小功率耦合器、功率放大器组件和回波信号模块；
64.所述环形器分别与所述天馈系统、所述回波信号模块和小功率耦合器连接；
65.所述小功率耦合器分别与所述功率放大器组件和所述回波信号模块连接；
66.所述功率放大器组件与所述解调器连接。
67.在一些实施例中，所述回波信号模块包括：回波信号处理模块和回波信号接收组件；
68.所述回波信号处理模块分别与所述天线伺服板卡、所述小功率耦合器、回波信号接收组件和所述天馈系统连接；
69.所述回波信号接收组件与所述环形器连接。
70.实施例二
71.参见图2，本技术提供了一种环境感应模块的周围环境信号处理方法包括以下步骤：
72.步骤1、当移动通信设备处于遮挡环境时，所述解调器发射中频通信载波信号，然后经过所述功率放大器组件对中频通信载波信号进行放大；
73.该过程中，所述小功率耦合器从所述解调器发射中频通信载波信号时的发射通道内耦合出一部分能量作为后续数据处理基准信号；
74.所述环形器从所述发射通道内分离出射频段回波信号，其中，所述回波信号和发射通道具有相同的频率；
75.步骤2、所述发射通道发出的中频通信载波信经过天线辐射后进行传播电磁波信号，当传播路径中遇到障碍物时，障碍物会反射天线发射的电磁波信号，反射后的电磁波信号被天线接收后从环形器中分离出回波信号；
76.步骤3、所述小功率耦合器中耦合出的能量发送至所述回波信号处理模块中，所述环形器分离出的回波信号经所述回波信号接收组件传输至所述回波信号处理模块中，所述回波信号处理模块将所述回波信号和能量信号进行比对，从而获得当前天线波束指向方向所对应的遮挡物的电磁反射特性，根据比对结果可判断遮挡物特性；
77.步骤4、所述回波信号处理模块将遮挡物特性反馈至天馈系统，所述天馈系统根据
遮挡物特性对转台控制模块进行相应的指令发送，转动控制模块接收到指令后进行相应的转动操作；
78.其中遮挡特性包括：地下空间遮挡信号、物体遮挡信号和隧道遮挡信号。
79.实施例三
80.参见图3，一种遮挡物识别系统的识别方法，包括以下步骤：
81.步骤1、当移动通信设备在正常移动过程中被遮挡物遮挡时，所述天线伺服板卡与所述卫星之间的信号出现衰减或信号质量变差时，启动环境感应模块；
82.步骤2、环境感应模块将实时感应的的环境信息分析后反馈至所述天馈系统，所述天馈系统根据接收到的环境信息向驱动转台控制模块发送指令，转台控制模块接收到指令后作出对应的措施，使得卫星与天线伺服板卡之间回复正常通信；
83.其中，所述环境感应模块通过实时探测所述天线伺服板卡的波束指向方向获取所述环境信息。
84.实施例四
85.当回波信号处理模块判断的结果是地下空间(车库)遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天馈系统关闭或待机，且不向转台控制模块发送指令，使用者按照自己当前环境判断行驶路线。
86.实施例五
87.当回波信号处理模块判断的结果是物体遮挡信号，且遮挡物体为行驶路线障碍(树木或高层建筑物)，所述功率放大器组件输出，所述天馈系统通过所述信标机调用地图信息，重新规划新的行驶路线；若回波信号处理模块判断遮挡物体为非行驶路线障碍(树桩或草丛)，可继续执行前期规划任务；
88.移动通信设备按照重新规划的新的行驶路线行驶，实现天线伺服板卡与卫星之间的信号质量恢复。
89.实施例六
90.当回波信号处理模块判断的结果是隧道遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天线伺服板卡保持当前姿态，所述天馈系统调动所述信标机调取地图信息，进行评估移动通信设备驶出隧道的时间信息、位置信息和航向信息，待移动通信设备驶出隧道空间时，回波信号处理模块将行驶信息分析后反馈至天馈系统；其中，所述行驶信息包括：移动通信设备驶出隧道的时间信息、位置信息和航向信息；
91.天馈系统根据行驶信息重新计算天线伺服板卡的波束指向角度，然后天馈系统向转台控制模板发送指令，转台控制模块接收到指令后，控制天线转动使得天线伺服板卡波束指向卫星回复正常通信。
92.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种通信链路遮挡物识别系统，其特征在于，所述系统安装在移动通信设备上，所述系统包括：天馈系统，用于处理和发送接收到的信号；信标机，所述信标机与所述天馈系统连接；解调器，所述解调器与所述信标机连接；天线伺服板卡，所述天线伺服板卡与所述信标机连接；转台控制模块，所述转台控制模块分别与所述天线伺服板卡和所述天馈系统连接，用于接受到所述天馈系统的指令后，控制所述天线伺服板卡的转向；惯导模块，所述惯导模块与所述天线伺服板卡连接，用于移动通信设备在进入隧道或地下空间时，提供高精度定位导航作用；环境感应模块，所述环境感应模块分别与所述天馈系统、所述解调器和所述天线伺服板卡连接，用于获取移动通信设备感应当前周围环境的环境信息，并将获取的环境信息反馈至天馈系统，通过天馈系统改变天线伺服板卡的波束指向，实现卫星与天线伺服板卡之间的正常通信。2.根据权利要求1所述的一种通信链路遮挡物识别系统，其特征在于，所述天馈系统上连接有低噪声放大器，所述低噪声放大器与所述信标机连接。3.根据权利要求1所述的一种通信链路遮挡物识别系统，其特征在于，所述转台控制模块包括：俯仰转台、俯仰转台控制机构、方位转台和方位转台控制机构；所述俯仰转台分别与所述俯仰转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；所述方位转台分别与所述方位转台控制机构和所述天线伺服板卡连接；所述俯仰转台控制机构和方位转台控制机构分别与所述天馈系统连接。4.根据权利要求1所述的一种通信链路遮挡物识别系统，其特征在于，所述环境感应模块包括：环形器、小功率耦合器、功率放大器组件和回波信号模块；所述环形器分别与所述天馈系统、所述回波信号模块和小功率耦合器连接；所述小功率耦合器分别与所述功率放大器组件和所述回波信号模块连接；所述功率放大器组件与所述解调器连接。5.根据权利要求4所述的一种通信链路遮挡物识别系统，其特征在于，所述回波信号模块包括：回波信号处理模块和回波信号接收组件；所述回波信号处理模块分别与所述天线伺服板卡、所述小功率耦合器、回波信号接收组件和所述天馈系统连接；所述回波信号接收组件与所述环形器连接。6.一种通信链路遮挡物的识别方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的一种通信链路遮挡物识别系统，所述方法包括以下步骤：步骤1、当移动通信设备在正常移动过程中被遮挡物遮挡时，所述天线伺服板卡与所述卫星之间的信号出现衰减或信号质量变差时，启动环境感应模块；步骤2、环境感应模块将实时感应的环境信息分析后反馈至所述天馈系统，所述天馈系统根据接收到的环境信息，通过向转台控制模块发送指令，转台控制模块接收到指令后作出对应的措施，使得卫星与天线伺服板卡之间恢复正常通信。7.根据权利要求6所述的一种通信链路遮挡物的识别方法，其特征在于，在步骤1中，所
述环境感应模块通过实时探测所述天线伺服板卡的波束指向方向获取所述环境信息。8.根据权利要求6所述的一种通信链路遮挡物的识别方法，其特征在于，在步骤2中，所述环境感应模块中的所述解调器用于发射中频通信载波信号，经过所述功率放大器组件对中频通信载波信号进行放大；其中，所述小功率耦合器用于从所述解调器发射中频通信载波信号时的发射通道内耦合出一部分能量作为后续数据处理基准信号；所述环形器用于从所述发射通道内分离出射频段回波信号，其中，所述回波信号和发射通道具有相同的频率；所述发射通道发出的中频通信载波信号经过天线辐射后传播电磁波信号，当传播路径中遇到障碍物时，障碍物会反射电磁波信号，反射后的电磁波信号被天线接收后从环形器中分离出回波信号；所述小功率耦合器中耦合出的能量和所述环形器分离出的回波信号经所述回波信号接收组件传输至所述回波信号处理模块中，所述回波信号处理模块将所述回波信号和基准信号进行比对，则可获得当前天线波束指向方向所对应的遮挡物的电磁反射特性，根据比对结果可判断遮挡物特性，所述回波信号处理模块将遮挡物特性反馈至天馈系统，所述天馈系统根据遮挡物特性发出控制指令，所述转台控制模块根据接收的控制指令进行相应的操作。9.根据权利要求8所述的一种通信链路遮挡物的识别方法，其特征在于，在步骤2中，所述遮挡物特性包括：地下空间遮挡信号、物体遮挡信号和隧道遮挡信号；当回波信号处理模块判断的结果是地下空间遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天馈系统关闭或待机，且不向转台控制模块发送指令；当回波信号处理模块判断的结果是物体遮挡信号，且遮挡物体为行驶路线障碍时，所述功率放大器组件输出，所述天馈系统控制所述信标机重新规划新的行驶路线；若回波信号处理模块判断遮挡物体为非行驶路线障碍时，可继续执行前期规划任务；当回波信号处理模块判断的结果是隧道遮挡信号时，所述功率放大器组件关闭，所述天线伺服板卡保持当前姿态，所述天馈系统调动所述信标机调取地图信息，评估移动通信设备驶出隧道的行驶信息，待移动通信设备驶出隧道空间时，回波信号处理模块将驶出隧道的行驶信息反馈至天馈系统，天馈系统根据行驶信息向转台控制模板发送指令，转台控制模块接收到指令后，控制天线转动使得天线伺服板卡波束指向卫星回复正常通信。10.根据权利要求9所述的一种通信链路遮挡物的识别方法，其特征在于，所述行驶信息包括：移动通信设备驶出隧道的时间信息、位置信息和航向信息。

技术总结
本发明公开了一种通信链路遮挡物识别系统及识别方法，属于卫星通信技术领域，包括：天馈系统，与所述天馈系统连接的信标机，与所述信标机连接的解调器；天线伺服板卡，所述天线伺服板卡与所述信标机连接；转台控制模块，所述转台控制模块与所述天线伺服板卡连接；惯导模块，所述惯导模块与所述天线伺服板卡连接；环境感应模块，所述环境感应模块分别与所述天馈系统、所述解调器和所述天线伺服板卡连接。通过设置的环境感应模块，整个系统可使地面移动卫星通信设备实时探测卫星通信天线波束指向方向的遮挡情况，且具有独立解析的数据的能力，可实时评估探测方向是否存在遮挡物及遮挡物的类型，从而采取相应的避障操作。从而采取相应的避障操作。从而采取相应的避障操作。


技术研发人员：陈菲
受保护的技术使用者：陕西兴际通通信有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/31