海上多用途通信终端制造技术

本发明专利技术公开的一种海上多用途通信终端，旨在提供一种兼容性好，能够实现不同频段高可靠性通信的通信终端。本发明专利技术通过下述技术方案实现：每个天线模块通过对应连接的收发信连接信道模块，信道模块相连基带模块和导航模块，每个天线模块通过各自的管线连接信道模块，通过相连的自适应开关切换对准卫星的波束，对卫星通信的信号、导航信号统一进行收发，选择L～S频段宽带天线单元接收或发送来自卫星的不同信号，信道模块通过接收信道、发射信道相连的数字TR芯片，将这些不同的信号送入同一个基带模块，同时接收信道通过一个功分器将导航信号送入导航接收机，由同一个基带模块完成卫星信号以及对导航信号的基带处理，实现不同频段的多用途通收发。

【技术实现步骤摘要】
海上多用途通信终端
本专利技术涉及一种可以安装在海洋浮标、船舶、无人机等载具平台上的海上多用途通信终端。通过该设计方法设计的通信终端可以实现多个相同通信终端间的通信以及对卫星通信。该通信终端适合安装在海洋浮标、船舶、无人机等载具平台上。
技术介绍
海上船只众多，增强海洋船只与船只，或船只与陆地之间的语音、数据以及广域网等多媒体通信技术，有利于海上作业安全性的提高，有利于保障海上作业工作效率和工作水平，这也是信息高速公路延伸到海上的一种必然趋势，当前海上船只使用的通信手段主要有电台、超小型地球站VSAT卫星终端和卫星手机等。这些手段存在以下缺点：存在通信盲区；误码率高；建设费用高等，船只上设计安装一款功能全面、具有内置功能的语音和数据产品来完善现有船只的通信手段，是一种优秀的海上通信解决方案，这种实现移动中通信的船载通信系统叫做“海上动中通”，它能很好地解决海上通信问题，为船员创造良好海上生活条件该技术对江海事故抢险救灾也有着极其深远的意义，在紧急情况下保持各种形式的通信能力是国家对重大事件反应能力的标志。海上无线通信系统能提供中远距离通信覆盖，被广泛应用于海上无线通信。目前海上无线传输通信方式主要分为海上数字微波通信、海上短波通信、超短波通信，海上甚高频通信，海上卫星通信五大类：其中，采用频率为2.4GHz的海上短波、超短波的海上数字微波通信，由于其组网灵活、体积小、功耗低，比较适合船载基站与水声浮标之间的海上通信系统，一直处于远洋通信的主导地位。但采用短波频率的海事通信，受电离层起伏和大气干扰的严重影响，通信质量和可靠性不高。并且覆盖范围较小。为了克服海上短波时变衰落和有限带宽的影响，目前大部分海上短波通信系统都会采用自适应技术来克服海上短波时变衰落和有限带宽的影响。但随着船舶短波通信设备的日益增多，短波频率资源愈来愈紧张，相互之间的干扰越来越严重。随着海洋活动逐渐增加，现有的短波/超短波网络无法完全满足海洋应急通信需求。海上甚高频通信是海上移动无线通信中的一个重要通信手段，用于海上近距离通信，其工作频段是156-174MHz，属于VHF频段。海上VHF通信主要是用于管理船舶内部化及港口的调度和生产，这种方法完全采用人工方式进行操作，具有非常低的效率，同时在无法进行有效通信的情况下，极有可能产生危险。海上卫星通信系统是集海事卫星、GPS全球定位系统于一体的现代化高科技海上通讯系统，能够有效实现海上通信。海事卫星(Inmarsat)通信系统通常由海事卫星、地面站、终端组成。岸站是卫星通信的地面中转站。船站是海上用户站，设置在航行的油船、客轮、商船和海上浮动平台上。船站的天线均装有稳定平台和跟踪机构，使船只在起伏和倾斜时天线也能始终指向卫星。海上船舶可根据需求由船站将通信信号发射给地球静止卫星轨道上的海事卫星，经卫星转发给岸站，岸站再通过与之连接的地面通信网络或国际卫星通信网络，实现与世界各地陆地上用户的相互通信。海事卫星除广泛用于电话、电报、电传和数据传输业务外，还兼有救援和导航业务。这个系统把船只航向、速度和位置等数据随时传送给岸站，并存贮在岸站控制中心的电子计算机里，因此船只一旦在海上遇难或船上发生紧急事件，岸站就可迅速确定船只所在海域的具体位置并及时组织营救。这个系统也能为海上船只导航。目前世界上典型的海上无线通信有NAVTEX系统、PACTOR系统、Telenor系统和船舶自动识别系统(automaticidentificationsystem,AIS)等。NAVTEX系统是一个中频海事安全信息直印服务系统，为离岸370km距离以内的海上用户直接打印气象预警信息、紧急海事通告、导航数据等。NAVTEX系统采用FSK调制方案，主要利用518kHz频段来广播英文信息，而其它语言的NAVTEX系统工作在490kHz频段。NAVTEX系统使用了简单直接的窄带直印服务方式，成本较低，得到了较为广泛的应用，但无法提供其它业务信息也不能获取用户的即时信息。PACTOR系统也采用FSK调制方案的高频系统，它允许用户采用时分双工的方式接收与发送电子邮件形式的数字信息。2010年，国际电信联盟无线电通信组(ITU-R)提出了3个用于海上通信的高频无线电系统和数据传输协议，3个系统均采用正交频分复用技术以提高频谱效率。基于PACTOR协议通信机制的另外一个重要系统是IPBC(Internetprotocolforboatcommunications),IPBC系统覆盖近海范围(40～250海里)时使用较低频段(4～8MHz)，超过200海里的远海区域使用较高频段(8～26MHz)。遗憾的是，以上两大系统数据延时均较大，无法传输实时业务。Telenor系统工作在甚高频段，为船舶提供数字无线电业务。系统基站分布在距离海岸线70海里的挪威沿海地区，支持28.8kbps或43.2kbps数据速率，多址访问采用载波侦听时分多址(CSTDMA)方式。AIS系统是一种船载广播应答装置，工作在VHF频段。在AIS通信过程中，1秒被分割为2250个时隙，每个时隙约为26.67ms。通过时隙选择算法，每个用户仅在自己的时隙中发送消息。目前，AIS也被广泛应用于船舶监控、海上搜救、船舶避障、航海导航等实时工作场景。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种体小重量轻，具有良好兼容性，能够实现同一设备完成对终端间的通信、对星通信，以及导航等多种功能高可靠性通信，实现良好通信质量的海上多用途通信终端。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种海上多用途通信终端，具有一个中空的多面体台锥天线座1，固定在多面体台锥天线座1棱台等腰梯形面上的天线模块2及其平截头体上的天线模块2，围绕多面体下部棱台各个多边形矩形边，中空围成多面体的分布排列的基带模块4和导航模块5，其特征在于：每个天线模块2占据一个面，每个天线模块2通过各自的管线连接信道模块3，信道模块3通过对应连接的接收信道、发射信道相连基带模块4和导航模块5，每个天线模块2通过相连的自适应开关切换始终对准卫星的波束，对卫星通信的信号、导航信号统一进行收发，选择L～S频段宽带天线单元接收或发送来自卫星的不同信号，信道模块通过接收信道、发射信道相连的数字TR芯片，将这些不同的信号送入同一个基带模块4，同时接收信道通过一个功分器将导航信号送入导航接收机，由同一个基带模块4完成卫星信号以及对导航信号的基带处理，实现不同频段的多用途通收发。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。体小重量轻。本专利技术采用固联在多面体台锥天线座，将数个天线模块分别放置在多面体锥体的不同平面上，通过信道模块将天线模块与基带模块相连，设备体积小、重量轻，安装简单、成本低廉、性价比高。可以支持的通信卫星包括：北斗卫星短报文系统、天通卫星系统、鸿雁卫星系统(L频段)、虹云卫星系统(L频段)等。可以支持的导航卫星包括：北斗卫星导航系统、GPS(GlobalPositionsystem)卫星导航系统等。适应海洋波动环境，具有良好的实用性和安全性。具有良好的兼容性。本专利技术通过同一个天线模块实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上多用途通信终端，具有一个中空的多面体台锥天线座(1)，固定在多面体台锥天线座(1)棱台等腰梯形面上的天线模块(2)及其平截头体上的天线模块(2)，围绕多面体下部棱台各个多边形矩形边，中空围成多面体的分布排列的基带模块(4)和导航模块(5)，其特征在于：每个天线模块(2)占据一个面，每个天线模块(2)通过各自的管线连接信道模块(3)，信道模块(3)通过对应连接的接收信道、发射信道相连基带模块(4)和导航模块(5)，每个天线模块(2)通过相连的自适应开关切换始终对准卫星的波束，对卫星通信的信号、导航信号统一进行收发，选择L～S频段宽带天线单元接收或发送来自卫星的不同信号，信道模块通过接收信道、发射信道相连的数字TR芯片，将这些不同的信号送入同一个基带模块(4)，同时接收信道通过一个功分器将导航信号送入导航接收机，由同一个基带模块4完成卫星信号以及对导航信号的基带处理，实现不同频段的多用途通收发。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上多用途通信终端，具有一个中空的多面体台锥天线座(1)，固定在多面体台锥天线座(1)棱台等腰梯形面上的天线模块(2)及其平截头体上的天线模块(2)，围绕多面体下部棱台各个多边形矩形边，中空围成多面体的分布排列的基带模块(4)和导航模块(5)，其特征在于：每个天线模块(2)占据一个面，每个天线模块(2)通过各自的管线连接信道模块(3)，信道模块(3)通过对应连接的接收信道、发射信道相连基带模块(4)和导航模块(5)，每个天线模块(2)通过相连的自适应开关切换始终对准卫星的波束，对卫星通信的信号、导航信号统一进行收发，选择L～S频段宽带天线单元接收或发送来自卫星的不同信号，信道模块通过接收信道、发射信道相连的数字TR芯片，将这些不同的信号送入同一个基带模块(4)，同时接收信道通过一个功分器将导航信号送入导航接收机，由同一个基带模块4完成卫星信号以及对导航信号的基带处理，实现不同频段的多用途通收发。


2.如权利要求1所述的海上多用途通信终端，其特征在于：每个天线模块包含一个可同时接收或发送对其它相同终端的通信信号、卫星通信信号，以及接收导航模块(5)导航信号L～S频段宽带的天线单元，所述天线单元是一对十字蝶形振子交联构成的，并且一个天线模块选择耦合馈电的一对十字交叉蝶形天线单元，每次仅天线单元工作，由一个天线模块完成对无线信号的接收和发射。


3.如权利要求1所述的海上多用途通信终端，其特征在于：所有天线模块构成相同或不同天线模块构成不同，不同的天线模块由天线单元或者天线阵列构成；一个天线模块所包含的天线单元数量为一个或者两个，当包含一个天线单元时，由该一个天线单元完成对无线信号的接收和发射，当包含两个天线单元时，由该两个天线单元分别完成对无线信号的接收和发射，每次仅两个天线模块工作，而且每个天线模块2通过各自对应的L～S频段天线单元顺次相连信道模块(3)、基带模块(4)和导航模块(5)。


4.如权利要求1所述的海上多用途通信终端，其特征在于：信道模块包括：接收信道电桥顺次串联的双工器、接收信道切换开关、功分器、运算放大器和接收信道滤波器；发射信道滤波器顺次串联的运算放大器、发射信道切换开关、双工器和电桥电路，以及收、发射信道滤波器共端相连的数字TR组件，数字TR组件对发射信号完成数模转换，经发射信道切换开关、双工器和电桥，通过L～S频段天线单元发射天线信号。


5.如权利要求1所述的海上多用途通信终端，其特征在于：收、发射信道上各自的切换开关与接收信道双工器和发射信道切换开关交叉连接，对天线单元选择，一次仅选通一个天线单元，使得所选择的天线始终对准需要通信的目标；收信道切换开关通过接收信道功分器连接放大器和滤波器对接收信号放大和滤波后送入数字TR组件，对收发信号进行数模/模数转换，对接收信号完成模数转换后送入功分器进行功分，功分后的信号流送入导航滤波器滤波，将滤波接收信号耦合进导航模块(5)的导航接收机，导航接收机提取导航滤波器接收信号中的导航信号，从导航信号中解算出位置信息，将提取导航信号的接收位置信息送给基带SOC芯片，基带模块(4)根据收、发射信道上切换开关选通的天线单元，提取加载到数字TR组件的信号，通基带SOC芯片完成不同频段的多用途通收发。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，杨龙，刘柳，周文涛，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51