一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法及装置与流程

1.本技术属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法及装置。


背景技术：

2.vsat(very small aperture terminal)即卫星通信地球站，船舶在海上基本上依靠卫星通信来传输信息，船舶上安装的vsat与船舶桅杆，卫星之间由于遮挡有可能导致vsat通信中断，在中断后会影响卫星通信，如果在不影响航行的且需要网络的情况下，可以通过调整航向等来恢复通信。通常为了避免卫星通信中断，需要及时掌握遮挡情况，以避免通信中断。
3.vsat遮挡目前可以计算出来绝对遮挡角度，通过遮挡角度可以衡量在后期使用过程中的通信状况。在船舶航行，锚泊时候不能计算出来当前入网卫星下面是否遮挡。传统的技术方案中，只有在船舶vsat被遮挡后才能知道在去解决问题，增加了处理问题的时间及成本。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法及装置，在船舶vsat在将要被遮挡的时候测量卫星通信天线遮挡，提前预警，避免通信中断。
5.为了实现上述目的，本技术技术方案如下：
6.一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法，包括：
7.获取船舶和卫星经纬度、船舶桅杆高度和宽度、卫星通信天线安装高度、船舶桅杆与卫星通信天线水平距离和垂直距离；
8.通过如下公式计算卫星通信天线当前俯仰角度、遮挡俯仰角度以及船舶桅杆对于卫星通信天线的绝对遮挡角度：
[0009][0010][0011][0012][0013][0014]
其中，x1为船舶的经度，x2为卫星的经度，y1为船舶的纬度，α为参数，表示地球半径
和卫星到地心的距离的比值。w为船舶桅杆的宽度，h1为卫星通信天线安装高度，h2为船舶桅杆的高度，l1为船舶桅杆与卫星通信天线水平距离，l2为船舶桅杆与卫星通信天线水平距离，θ
h
为遮挡俯仰角度，θ
c
为绝对遮挡角度，θ
u
为卫星通信天线当前俯仰角度；
[0015]
获取卫星通信天线到船舶桅杆的射线相对于正北方向的夹角、船首相对于正北方向的夹角、以及卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角，计算出参考夹角；
[0016]
当卫星通信天线当前俯仰角度小于所述遮挡俯仰角度时，则判断在所述参考夹角大于零且小于绝对遮挡角度的一半时，处于第一种遮挡状态，在所述参考夹角小于零且大于绝对遮挡角度一半的负值时，处于第二种遮挡状态。
[0017]
进一步的，所述卫星通信天线到船舶桅杆的射线相对于正北方向的夹角为θ
d
，所述卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角为θ
g
，所述参考夹角等于θ
d
与θ
g
之差。
[0018]
进一步的，所述卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角θ
g
，按照如下公式计算：
[0019]
θ
g
＝((180/π)*(x1‑
x2))/sin((180/π)/y1)。
[0020]
进一步的，所述船首相对于正北方向的夹角为θ
e
，在第一种遮挡状态时，为避免遮挡，顺时针转动角度为：θ
c
/2 θ
g
‑
θ
d
‑
θ
e
；在第二种遮挡状态时，为避免遮挡，逆时针转动角度为θ
e
‑
(θ
g
‑
θ
c
/2
‑
θ
d
)。
[0021]
本技术还提出了一种船舶卫星通信天线遮挡的测量装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述船舶卫星通信天线遮挡的测量方法的步骤。
[0022]
本技术提出的一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法及装置，通过船舶遮挡物的高度、宽度、经纬度、vsat入网卫星经度等参数计算出是否遮挡，通过计算出的遮挡可以提前告知船舶处理意见，避免通信中断，能有效的提高服务客户的能力及时准确的发现问题处理。
附图说明
[0023]
图1为本技术船舶卫星通信天线遮挡的测量方法流程图；
[0024]
图2为测量原理示意图。
具体实施方式
[0025]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0026]
本技术提出了一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法，能够在船舶航行、锚泊时候计算出来当前入网卫星下面是否遮挡，尤其是在船舶处于一种恶劣天气情况下不能很好的让船舶提前知道即将发生的通信状况，通过本技术的方法可以提前预判到vsat通信是否会存在遮挡，从而采取措施避免通信中断。
[0027]
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种船舶卫星通信天线遮挡的测量方法，包
括：
[0028]
步骤s1、获取船舶和卫星经纬度、船舶桅杆高度和宽度、卫星通信天线安装高度、船舶桅杆与卫星通信天线水平距离和垂直距离。
[0029]
可以通过船舶上安装的卫星通信地球站vsat获取到经纬度信息，vast在于卫星进行通信时，还可以获取卫星的经纬度信息。基于此，可以方便的获取船舶和卫星经纬度信息。
[0030]
而船舶桅杆高度和宽度、卫星通信天线安装高度、船舶桅杆与卫星通信天线水平距离和垂直距离等，船舶桅杆和卫星通信天线在船上的安装位置一般是固定的。因此，采用一些常规的测量手段，也可以方便的获取到船舶桅杆高度和宽度、卫星通信天线安装高度、船舶桅杆与卫星通信天线水平距离和垂直距离等数据。
[0031]
步骤s2、通过如下公式计算卫星通信天线当前俯仰角度、遮挡俯仰角度以及船舶桅杆对于卫星通信天线的绝对遮挡角度：
[0032][0033][0034][0035][0036][0037]
其中，x1为船舶的经度，x2为卫星的经度，y1为船舶的纬度，α为参数，表示地球半径和卫星到地心的距离的比值。w为船舶桅杆的宽度，h1为卫星通信天线安装高度，h2为船舶桅杆的高度，l1为船舶桅杆与卫星通信天线水平距离，l2为船舶桅杆与卫星通信天线水平距离。θ
h
为遮挡俯仰角度，θ
c
为绝对遮挡角度。θ
u
为卫星通信天线当前俯仰角度。
[0038]
步骤s3、获取卫星通信天线到船舶桅杆的射线相对于正北方向的夹角、船首相对于正北方向的夹角、以及卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角，计算出参考夹角。
[0039]
在船舶上，卫星通信天线到船舶桅杆的射线相对于正北方向的夹角、船首相对于正北方向的夹角、以及卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角，都可以获取并计算出来。
[0040]
例如：船舶上通过安装vsat的位置及vsat中的惯导可以获取到船首方向θ
e
。
[0041]
当船首朝向正北方向时，θ
e
等于0，卫星通信天线到桅杆的射线相对于正北的夹角为θ
d
(卫星通信天线位于船舶桅杆左下时)：
[0042]
[0043]
卫星通信天线安装位置的不同，将导致夹角θ
d
不同，例如卫星通信天线位于船舶桅杆右上时：
[0044][0045]
卫星通信天线位于船舶桅杆右下时：
[0046][0047]
卫星通信天线位于船舶桅杆左上时：
[0048][0049]
而在船首相对于正北方向的夹角θ
e
不等于0时，卫星通信天线到桅杆的射线相对于正北的夹角θ
d
，在卫星通信天线位于船舶桅杆左下时，通过如下公式计算得到：
[0050][0051]
需要说明的是，在卫星通信天线位于船舶桅杆其他方位时，θ
d
也需要加上θ
e
，其公式与上述公式类似，这里不再赘述。本技术角度以弧度单位来表示，角度变换到弧度需要乘以π/180，这里不再赘述。如果θ
d
的计算结果大于2π，需要减去2π。
[0052]
卫星通信天线到卫星之间连线在地平面的投影与正北方向的夹角θ
g
计算公式如下：
[0053]
θ
g
＝((180/π)*(x1‑
x2))/sin((180/π)*y1)。
[0054]
本技术参考夹角θ
h
为正北方夹角之差：
[0055]
θ
h
＝θ
d
‑
θ
g
。
[0056]
步骤s4、当卫星通信天线当前俯仰角度小于所述遮挡俯仰角度时，则判断在所述参考夹角大于零且小于绝对遮挡角度的一半时，处于第一种遮挡状态，在所述参考夹角小于零且大于绝对遮挡角度一半的负值时，处于第二种遮挡状态。
[0057]
本技术有两种遮挡状态，在判断时，先比较卫星通信天线当前俯仰角度与所述遮挡俯仰角度，然后比较参考夹角与绝对遮挡角度。
[0058]
具体的，在所述参考夹角大于零且小于绝对遮挡角度的一半时，处于第一种遮挡状态。
[0059]
即：θ
u
＜θ
h
，θ
h
＞0，θ
h
＜θ
c
/2，处于第一种遮挡状态。
[0060]
此时，遮挡率k为：
[0061]
k＝1
‑
2*(θ
h
/θ
c
)
[0062]
在第一种遮挡状态时，可以顺时针转一定角度来避免遮挡，转动的角度为θ
c
/2 θ
g
‑
θ
d
‑
θ
e
。
[0063]
在所述参考夹角小于零且大于绝对遮挡角度一半的负值时，处于第二种遮挡状态。
[0064]
即：θ
u
<θ
h
，θ
h
<0，θ
h
>
‑
θ
c
/2，处于第二种遮挡状态。
[0065]
此时，遮挡率k为：
[0066]
k＝1
‑
2*(θ
h
/θ
c
)
[0067]
在第二种遮挡状态时，可以逆时针转一定角度来避免遮挡，转动的角度为θ
e
‑
(θ
g
‑
θ
c
/2
‑
θ
d
)。
[0068]
上述未列出的情况为未遮挡状态，可以不必进行处理，这里不再赘述。
[0069]
本技术通过船舶遮挡物的高度、宽度、经纬度、vsat入网卫星经度等参数计算出是否遮挡，通过计算出的遮挡可以提前告知船舶处理意见，避免通信中断，能有效的提高服务客户的能力及时准确的发现问题处理。
[0070]
在另一个实施例中，本技术还提供了一种船舶卫星通信天线遮挡的测量装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述船舶卫星通信天线遮挡的测量方法的步骤。
[0071]
关于船舶卫星通信天线遮挡的测量装置的具体限定可以参见上文中对于船舶卫星通信天线遮挡的测量方法的限定，在此不再赘述。上述船舶卫星通信天线遮挡的测量装置可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上对应的操作。
[0072]
存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件互相之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而实现本发明实施例中的网络拓扑布局方法。
[0073]
其中，所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read
‑
only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read
‑
only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read
‑
only memory，eeprom)等。其中，存储器用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序。
[0074]
所述处理器可能是一种集成电路芯片，具有数据的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等。可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0075]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。