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专利号: 2023113039795
申请人: 四川轻化工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种车载卫星中继,其特征在于,包括姿态感知与自适应天线星地通信模块,所述自适应天线星地通信模块包括姿态传感器、天线模块以及控制模块;

所述姿态传感器与所述控制模块连接,被配置为获取车辆姿态变化量并馈送至所述控制模块;

所述天线模块与所述控制模块连接,被配置为接收信号并馈送至所述控制模块;

所述控制模块被配置为:

预设一个阈值,基于所述车辆姿态变化量,在所述车辆姿态变化量大于所述阈值的情况下,令所述天线模块扩大波束宽度,在所述车辆姿态变化量小于所述阈值的情况下,令所述天线模块提高信号增益;

获取接收信号向量s(n),使用公式 计算协方差矩阵估计值,

H

其中N表示接收到的所有参考信号总数,s (n)表示第n路参考信号矩阵的转置共轭,n表示接收信号的标号;对协方差矩阵估计值进行特征值分解 ,其中U由矩阵Q进行H特征值分解后得到的特征向量组成,U 表示U的转置共轭,表示由分解后特征值构成的对角矩阵;对特征值进行排序,分离出信号子空间以及噪声子空间,根据分离出的信号子空间以及噪声子空间建立谱函数,进行遍历搜索,得到所有波束期望方向 ;

基于所述车辆姿态变化量,所述车辆姿态变化量包括加速度和角加速度,根据几何关系计算各个方位的角度偏移量和位移并转化为反方向的补偿量,根据补偿量计算补偿相应权值 ;

根据所有波束期望方向 ,利用自适应跟踪方法计算优化目标最优权值 ;

确定最终权重 ,将最终权重输出至移相器,通过移相器控制所述天线模块对准卫星。

2.如权利要求1所述的车载卫星中继,其特征在于,所述根据所有波束期望方向 ,利用自使用跟踪方法计算优化目标最优权值 ,包括:将最小阵列输出功率作为优化函数,目标方向权值的共轭转置与期望方向导向矢量的乘积为常数来作为约束条件,用拉格朗日泛函求解得到优化目标最优权值 。

3.如权利要求1所述的车载卫星中继,其特征在于,所述天线模块包括第一天线载体、第一天线阵列、第一屏蔽面板、第二天线载体、第二天线阵列、第二屏蔽面板、星地链路天线载体以及星地链路天线阵列;

其中,所述第一天线阵列设置于所述第一天线载体,所述第二天线阵列设置于所述第二天线载体,所述星地链路天线阵列设置于所述星地链路天线载体;

所述第二天线载体的一端通过第一屏蔽面板连接所述第一天线载体,所述第二天线载体的另一端通过第二屏蔽面板连接所述星地链路天线载体。

4.如权利要求1所述的车载卫星中继,其特征在于,还包括中继链路地面通信模块,所述中继链路地面通信模块被配置为:在车辆处于行驶状态的情况下,进入车内小范围覆盖模式,在所述车内小范围覆盖模式下,所述天线模块覆盖车内终端;

在车辆未处于行驶状态的情况下,根据输入的指令,确定中继运行模式,所述中继运行模式包括关闭模式和远程定向天线WiFi模式,在所述关闭模式下,所述自适应天线星地通信模块停止工作,在所述远程定向天线WiFi模式下,所述天线模块覆盖车内和车外。

5.如权利要求4所述的车载卫星中继,其特征在于,在所述车内小范围覆盖模式下,车内终端免费接入中继链路,在所述远程定向天线WiFi模式下,车外终端付费接入中继链路。

6.如权利要求1所述的车载卫星中继,其特征在于,还包括通信协议兼容与转化模块,所述通信协议兼容与转化模块被配置为卫星通信协议的数据格式与地面通信协议的数据格式的转换,以使卫星和地面的通信系统相互兼容。

7.如权利要求6所述的车载卫星中继,其特征在于,所述通信协议兼容与转化模块包括:数据存储与处理模块,被配置为完成数据的存储和信号的处理,通过对卫星通信协议的数据格式进行判断,在卫星通信协议的数据格式与地面通信协议的数据格式一致的情况下,发送控制信号至所述姿态感知与自适应天线模块;

协议转化与数据转发模块,被配置为根据所述数据存储与处理模块的判断,在卫星通信协议的数据格式与地面通信协议的数据格式不一致的情况下,按照协议对应的分层架构模型对接收数据进行分层处理、读取、检验和去包操作,得到原始数据,通过数据链路层协议的差错检验方法,确保数据接收的准确性,如果检验出错,将发送重传信号至所述数据存储与处理模块请求重传数据包;如果检验无误,则将原始数据进行缓存,按照地面通信协议的数据格式对应的分层架构模型,对原始数据进行调制和逐层封装,并将封装后的数据发送至所述数据存储与处理模块。

8.如权利要求7所述的车载卫星中继,其特征在于,所述协议转化与数据转发模块被进一步配置为在对原始数据进行调制和逐层封装后,对封装后的数据进行检验,在检验合格后,清除缓存数据;

所述数据存储与处理模块被进一步配置为在接收到所述协议转化与数据转发模块的数据后,对接收数据进行存储。

9.如权利要求1至8中任一项所述的车载卫星中继,其特征在于,还包括保护装置,所述保护装置包括外壳、支架和连接组件,所述外壳内设置有所述控制模块,所述外壳通过所述连接组件固定于所述支架,所述外壳上设置有散热孔并在底部设置减震垫。

10.如权利要求9所述的车载卫星中继,其特征在于,所述连接组件为U型锁,所述支架设置为两个,两个支架设置于车辆顶部,所述外壳通过所述U型锁固定于两个支架上。