卫星天线9220V天线控制系统说明书修改.docx
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卫星天线9220V天线控制系统说明书修改
9221型天线控制
系统使用说明书
西安航天恒星科技股份有限公司
电话：
029-*******
传真：
029-*******
1.系统概述
9221S型天线控制系统（ACS）是针对卫星通信地球站天线开发的伺服控制系统，系统具有可靠性高，操作简便等优点。
系统以单片微机作为控制器，显示采用240×64点阵图形式液晶显示器（LCD），所有工作模式及参数设置均采用菜单方式，使用户操作更加直观方便。
ACU根据天线方位（Az）、俯仰（El）轴传感器的位置，显示天线实时角度；根据面板操控键盘的状态、跟踪接收机的信号电平及天线状态产生到PDU的控制命令，并把PDU送来的状态（限位、系统故障等）显示出来。
ACU为19″标准机箱，高度为3.5inch。
外型尺寸为482×88×410mm（宽×高×深）。
PDU是天线控制系统的执行机构，9221SV型（选项）采用台达公司的VFD-M型变频调速器实现调速控制。
PDU既可接收ACU的控制命令驱动天线转动，又可独立操作驱动天线转动。
驱动速度可由面板开关进行切换，以实现天线在换星、偏移、和收藏操作时的高速转动，以及为了保证平稳跟踪时的低速转动的要求。
而这两档速度由可根据需要（在天线结构允许的情况下）在变频调速器上设置。
在设计生产过程中，从元器件的选购、老化筛选到整机的可靠性实验都依照国军标执行，使系统可靠性得到了根本保证。
该系统主要包括天线控制单元（ACU）、天线驱动单元（PDU）、传感器及连接电缆等。
系统框图如图1所示：
图1天线控制系统框图
注：
虚框内设备为外部设备，不属于本系统。
2.天线控制单元
2.1主要功能和技术指标
2.1.1主要功能
a）天线实时位置显示
ACU 根据天线方位、俯仰轴的位置，进行角度编码，并把方位、俯仰角度显示在LCD屏上。
为了醒目，角度采用图形方式用12×16点阵显示。
b）手动控制
通过ACU面板上转向键的控制，可使天线在顺时针（CW）、逆时针（CCW）、上抬（UP）、或下俯（DOWN）四个方向上转动。
c）位置指定
ACU即可根据所指定的卫星代号使天线自动转向目标，又可在当前指向的基础上，根据输入的角度偏离量，使天线偏移一定的角度后自动停止。
d）步进跟踪
ACU可根据跟踪接收机提供的信号电平，使天线自动跟踪目标。
e）参数设置
用户通过面板上的键盘，按照ACU提供的菜单，可输入和修改各种工作参数。
2.1.2主要技术指标
a）角度显示范围：
方位、俯仰均按0°~360°设计
b）显示分辨率：
0.1°
c）跟踪精度：
信号跌落电平不大于0.3dB
d）预制星数：
10颗卫星
e）工作环境：
温度：
10℃ ~ 40℃
湿度：
≤ 95% （温度20℃时）
f）工作电压：
AC220V±10%，50~60Hz
2.2ACU前面板按键说明
图2.1（a）是ACU前面板示意图，
（b）是键盘各键的位置安排。
（a）
0
1
2
F1
F2
F3
RST
3
4
5
F4
F5
＋
－
6
7
8
H/L
MON
9
.
CW
CCW
UP
DN
EXIT
（b）
2.2.1电源开关（POWER）
按下电源开关，ACU加电运行。
电源开关为自锁开关，欲关电源，再按一次该开关使开关复位即可。
2.2.2液晶显示器
液晶显示器是ACU的输出窗口。
天线角度、系统状态、各种提示信息均显示在LCD上。
2.2.3LCD背光电源开关（B.L）
当光线较暗时，可给LCD加背光照明，这时只要把B.L开关按下即可。
该开关是自锁的，欲去掉背光，再按一次B.L开关。
2.2.4键盘
键盘 是ACU的输入设备，对ACU的操作及参数的输入均通过该键盘实现。
a）数字键
数字键0~9和小数点“.”等键，用于输入参数。
b）功能键
F1、F2、F3、F4和F5是ACU的功能键，具体使用见后面说明。
c）控制键
控制键CW、CCW、UP和DOWN键配合F1键控制天线转动；H/L键控制ADU高速或低速驱动天线；EXIT键为功能转换键；MON键控制程序的执行及修改参数；“＋”、“－”键在偏移量设置中用于指明偏移量的极性；“←”键作为数据输入或操作执行的确认。
关于控制键的使用，后面有关章节将做详细说明。
d）复位键（RST）
按该键可使ACU复位。
2.3启动过程
按下电源开关给ACU加电，或在加电的情况下按RST键，ACU将重新启动。
启动时，ACU自动对内部主要芯片和部件进行自检，并把自检结果显示在LCD屏上。
如某项自检正常则显示“pass”,否则显示“err”。
显示信息SELFTEST
Keyboardinterface…………..pass
ExternalRAM/interface…...pass
EPROM…………………...…pass
InternalRAM…………….…..pass
A/Dchannel……………..…...pass
如图2.2所示。
图2.2上电自检显示信息
自检若按MON键，ACU将转至参数修改方式（详见2.8节）。
若未按MON键，ACU将显示如图2.3的菜单，让操作者选择控制。
按F1键，ACU进入上位机远控方式（选项）；按F2键，ACU进入ACU本控方式。
在ACU本控方式下，LCD显示如图2.4所示，此状态称为待机（STANDBY）状态。
在LCD显示屏上，显示了天线实时角度（Az和El）、跟踪接收机信号电平（signallevel）、STANDBY状态，同时还给出了ACU操作菜单，分别按键盘上的F1、F2、F3或F4，可使ACU进入相应的操作模式（后面详述）。
在手动、跟踪、卫星指定及偏移量设置模式中，在LCD屏幕相同位置显示出当前的实时角度、信号电平等信息，以后不再赘述。
在待机状态下，按EXIT键，ACU返回如图2.3的控制选择菜单。
Pleaseselectcontroller:
F1----computerremotecontrol
F2----ACUlocalcontrol
图2.3控制选择菜单
AZELsignallevel
185.2025.73.6V
STANDBYF1----manualoperation
F2----trackmode
F3----satellitedesignation
F4----deflectionoperation
图2.4待机状态显示
2.4手动模式（MANUALOPERATION）
2.4.1进入手动模式
在待机状态下，按键盘上的F1键，ACU进入手动模式。
LCD显示如图2.5所示信息。
2.4.2显示信息说明
a）工作方式显示
屏幕上的“MANUAL”显示，指示ACU处于手动模式。
b）天线转动（DIRECTION）
UP——上抬
DOWN——下俯
CW——顺时针转动
CCW——逆时针转动
AZELsignallevel
185.5032.63.6V
MANUALvelocity:
high
direction:
limitstatus:
control:
localsystemfault
图2.5手动模式显示
c）天线速度（VELOCITY）
天线速度指示ADU驱动天线的速度是高速（high）还是低速（low）。
d）限位状态（LIMITSTATUS）
当天线转到限位位置时（包括碰到限位开关或到软件限位），LCD将显示相应的限位状态。
各显示的含义如下：
cwl——开关顺时针限位scwl——软件顺时针限位
ccwl——开关逆时针限位sccwl——软件逆时针限位
upl——开关上抬限位supl——软件上抬限位
downl——开关下俯限位sdownl——软件下俯限位
所谓软件限位，是指利用角度作为天线转动极限的一种限位保护方法。
当用ACU操作天线时，ACU随时把当前天线角度与设定的软件限位角度进行对比，一旦当前角度达到限位角度，ACU立即控制天线停转，并把限位状态显示出来。
软件限位增加了限位保护的可靠性，使得用ACU操作天线时更加安全。
软件限位的角度值是在参数修改方式中设置的（详见2.8.2.2节）。
通常，我们把软件限位的值设在开关限位开关限位之前，这样可使天线首先到达软件限位，因为软件的可靠性是比硬件高的。
e）ACU/Local控制（CONTROL）
显示当前ADU的控制方式，含义如下：
ACU——ADU受ACU控制
Local——ADU本地控制
f）ADU故障状态
当ADU不能正常运行时，LCD显示“systemfault”。
引起ADU系统连锁故障的原因可能是ADU没上电；ACU与ADU之间的连接电缆有问题；ADU的急停开关EM按下或ADU有故障等。
2.4.3控制天线转动
在手动模式，且ADU在ACU控制下，按键盘上CW、CCW、UP或DN键，可以控制天线在CW、CCW、UP或DN四个方向上转动。
欲使天线停转，只要再按一下相应的键即可。
用H/L键可随时切换天线转动的速度。
当天线转到限位位置时（开关限位或软件限位），天线停转，相应的限位指示在限位状态（limitstatus）项中显示。
注意：
当天线转到某个方向的限位位置时（软件限位或开关限位），天线停转，该方向的转向指示自动消除。
此时，若再按该方向的转向键，天线不转，转向指示也不再显示。
2.4.4退出手动模式
按EXIT键，ACU退出手动模式，返回待机状态。
2.5跟踪模式（TRACKMODE）
2.5.1进入跟踪模式
在待机状态下，按键盘上的F2键，ACU进入跟踪模式。
LCD显示如图2.6所示信息。
AZELsignallevel
168.8018.24.6V
TRACKwaiting
limitstatus:
control:
ACU
图2.6跟踪模式显示
2.5.2工作方式显示
屏幕上显示的“TRACK”指示ACU当前处于跟踪模式。
a）当前跟踪状态
waiting——信号变化小于门限，天线不跟踪。
tracking——天线正跟踪卫星。
signallow——信号低于保护门槛，天线不转动。
b）状态信息
限位状态、ADU控制状态、ADU连锁状态等显示与手动模式相同。
2.5.3跟踪过程
注意：
在使用跟踪功能前要首先在监控程序中设置“启动门槛”、“保护门槛”、“方位步距”、“俯仰步距”四个参数（详见2.8.2.5节），并把跟踪接收机的信号电平调整好。
进入跟踪模式时，如果跟踪接收机的信号电平在保护门槛之上，ACU首先启动一次跟踪，跟踪到最大信号时停止。
此时ACU处于“waiting”状态，当前的信号电平作为下次跟踪的参考电平。
当跟踪接收机信号电平的变化量大于ACU内部设置的启动门槛时，ACU启动下一次跟踪过程。
在跟踪过程中，显示屏上给出“tracking”信息。
如因信道的原因，接收机电平降到保护门槛以下，ACU也会停止跟踪，天线处于停止运动状态，直到信号电平恢复到正常时才启动跟踪。
信号电平低于保护门槛时，ACU显示屏显示“signallow”提示。
整个跟踪过程是周而复始的，一般不需要人工干涉。
当遇到长时间停电或信号中断的情况，要检查一下，以防止跟踪在副瓣上。
注意：
跟踪过程中若碰到某个方向的软件限位，该方向的限位指示出现，以提醒操作者注意，并不影响天线转动，跟踪过程可照常进行。
2.5.4退出跟踪模式
按EXIT键，ACU退出跟踪模式，返回待机状态。
2.6进入卫星指定模式
AZELsignallevel
256.8017.34.2V
XXX.XXXX.X
SATELLITEvelocity:
low
satellitenumber:
01
limitstatus:
control:
ACU
在待机状态下，按F3键，ACU进入卫星指定模式。
ACU显示如图2.7所示。
图2.7卫星指定显示
2.6.1显示信息说明
a）工作方式显示
“SATELLITE”指明ACU处于卫星指定模式。
b）目标位置
目标星的位置，显示在当前位置下方（图中以XXX.XX表示）。
c）星号/完成状态
用户键入的星号显示在“satellitenumber”指示后面。
如图中的“01”表示选1号星，当天线对准该星后，显示“finished”提示，表示卫星指定操作已经完成。
d）天线速度（VELOCITY）
天线速度指示ADU驱动天线的速度是高速（high）还是低速（low）。
e）状态信息
含义同手动模式。
2.6.2操作过程
注意：
在使用卫星指定方式之前，要首先在监控程序中设置星号及位置（见2.8.2.3节）。
输入星号（星号为两位十进制数01~10），然后按“←”认可。
目标角度显示在当前AZ、EL角度显示的下面，天线开始向目标星转动。
当天线到达目标星后停止转动，同时在显示屏上显示“finished”，提示操作者天线已转到位。
此时，按MON键可另启动一次选星操作。
在输入星号过程中，在认可前如发现有错，按MON键后可重新输入。
在操作过程中，可随时按H/L键切换天线速度。
注意：
当所选星的位置超出某个方向的软件限位时，在输入星号后，显示星号处将出现“outoflimit”提示，天线并不启动。
此时，按MON键可启动另一次选星。
2.6.3退出卫星指定模式
按EXIT键，ACU返回待机状态。
2.7偏移量设置（DEFLECTIONOPERATION）模式
在待机状态，键入F4，ACU进入偏移量设置模式。
LCD显示如图2.9所示。
2.7.1显示信息说明
a）工作方式显示
“DEFLECTION”指明ACU 是在偏移量设置模式。
b）目标位置
在当前AZ、EL角度下面，显示目标角度。
与卫星指定模式不同，不是AZ、EL同时显示，而仅显示进行操作的那个方向。
c）状态信息
含义同手动模式。
d）天线速度（VELOCITY）
天线速度指示ADU驱动天线的速度是高速（high）还是低速（low）。
e）偏移量输入/完成状态
AZELsignallevel
124.7045.33.6V
XXX.X
DEFLECTIONvelocity:
high
A+015.00
limitstatus:
control:
ACU
输入的偏移量信息显示在光标处，当天线转到位时显示“finished”。
图2.8偏移量设置显示
2.7.2操作过程
输入偏移量数据（8位），格式如下：
A/E
+/-
X
X
X
.
X
X
十进制数
键盘上无“A”和“E”，要分别用F1和F5代替。
所有的“0”及小数点都不能省略（例如，12.5°必须输入012.5）。
如输入有错误可按MON键重新输入。
检查无误按“←”键确认，天线立即向目标转动，同时被操作方向的目标角显示在当前角的下面。
当天线到位停止后，在输入数据处，显示“finished”信息，指示操作结束。
在操作过程中，可随时按H/L键切换天线速度（选项）。
与卫星指定操作相似，此时按MON键可启动另一次偏移量设置操作。
注意：
当所设目标位置超出某个方向的软件限位时，在输入偏移量后，显示偏移量处将出现“outoflimit”提示，天线并不启动。
此时，按MON键可启动另一次偏移量设置操作。
2.7.3退出偏移量设置模式
按EXIT键，ACU返回待机状态。
2.8参数修改方式
2.8.1进入参数修改方式
MONITOR
1.parameterset
2.parameterdisplay
3.fine&coarsecodetest
select:
_or[EXIT]
在启动过程（2.3节）中，当屏幕显示自检信息（图2.2）时，按MON键，ACU会进入参数修改方式。
这时屏幕显示参数修改主菜单，如图2.9所示。
图2.9参数修改主菜单
在参数修改方式中，为便于参数的设置和检查，采用菜单方式，根据需要，有时会有好几级菜单，具体操作下面详述。
输入参数或选择项数字后，用“←”键确认，该参数或选择项生效。
如输入有误，按MON键消除后，重新输入。
该过程适用于各级菜单，以后不再赘述。
2.8.2参数设置（PARAMETERSET）模式
PARAMETERSET
1.AZ&ELoffset
2.softwarelimitset
3.satellitepositionpreset
4.positionset
5.otherparameterset
select:
_or[EXIT]
在显示参数修改主菜单时，键入1，该数字显示在“select:
”后面，然后按“←”键，ACU便进入参数设置模式，LCD显示如图2.10所示。
图2.10参数设置菜单
选择不同的数字，再按“←”键，可进入不同子菜单。
2.8.2.1方位俯仰角零值标定（AZ&ELOFFSET）
旋变安装好之后，ACU显示的角度值是一随机值，该角度并不能代表天线真正的方位、俯仰角度，因此必须对角度进行标定。
标定的方法有多种，9221S型ACU提供两种方法，一种是直接标定法（2.8.2.4详述）；另一种是本节叙述的利用卫星标定法。
在使用该方法以前，应将天线对准一颗已知轨道经度的卫星，并已知当地的经纬度。
a）进入角度零值标定方式
在参数设置菜单下，键入数字1键，并按“←”键，ACU进入角度零值标定菜单。
如图2.11所示，ACU提示您输入以下三个参数：
Ø卫星轨道经度（东经）
Ø地面站地理经度（东经）
Ø
OFFSETSET
1.satellitelongitude
2.stationlongitude
3.stationlatitude
select:
_or[EXIT]
地面站地理纬度（北纬）
图2.11角度零值标定菜单
b）卫星经度（SATELLITELONGITUDE）
Pleaseinputtheangle!
theangledormat:
XXX.X[CR]
theanglevalue:
——
在角度零值标定菜单下键入数字1，然后按“←”键，LCD上显示角度输入提示信息，如图2.12所示。
按提示格式输入卫星经度（注意：
所有的“0”及小数点均不能省略）。
输入的角度同时显示在显示屏上。
经确认无误后，按“←”键，该参数即输入完毕，ACU又返回角度零值标定菜单显示。
图2.12角度输入提示信息
c）地面站经度（STATIONLONGITUDE）
在角度零值标定菜单下键入数字2，然后按“←”键，按提示格式输入地面站经度，方法同2.8.2.1b）节。
d）地面站纬度（STATIONLATITUDE）
在角度零值标定菜单下键入数字3，然后按“←”键，按提示格式输入地面站纬度，方法同2.8.2.1b）节。
e）退出角度零值标定方式
待卫星经度、地面站经度、地面站纬度均输入完后，按“←”键，按EXIT键，ACU返回参数设置菜单（图2.11）。
2.8.2.2软件限位值设定（SOFTWARELIMITSET）
a）进入软件限位设定方式
在ACU显示参数设置菜单时，键入2，然后按“←”键，ACU进入软件限位设置方式，屏幕显示如图2.13所示。
设置软件限位的目的是通过ACU操作天线时，对天线多一层保护。
在显示此菜单的情况下键入不同的数字，可设置不同方向的软件限位值。
SOFTWARELIMITSET
1.CWlimit
2.CCWlimit
3.UPlimit
4.DOWNlimit
Select:
_or[EXIT]
Select:
_or[EXIT]
图2.13软件限位设置菜单
b）顺时针限位（CWLIMIT）
在软件限位设置菜单下键入数字1，然后按“←”键，LCD上显示角度输入提示信息（图2.12）。
按照与b）相同的方法及格式输入顺时针角度。
输入完毕后，ACU又返回软件限位设置菜单显示。
c）逆时针限位（CCWLIMIT）
在软件限位设置菜单下键入数字2，按b）的方法输入逆时针限位角度。
d）上抬限位（UPLIMIT）
在软件限位设置菜单下键入数字3，按b）的方法输入上抬限位角度。
e）下俯限位（DOWNLIMIT）
在软件限位设置菜单下键入数字4，按b）的方法输入下俯限位角度。
f）退出软件限位设置方式
待CW、CCW、UP和DOWN软限位值均输入完之后，按EXIT键，退出软限位设置菜单，ACU返回参数设置菜单（图2.10）。
2.8.2.3星位预置（SATELLITEPOSITIONSET）
星位预置方式可按照输入的卫星经度、地面站经度和纬度计算出卫星相对于地面站的位置，并以您指定的代号（01~10）存储它。
该方式允许存储10颗卫星的位置。
该方式存储的卫星位置，可在工作状态下的卫星指定模式（SatelliteDesignation）中使用。
a）进入星位预置方式
在参数设置菜单下，键入3，并按“←”键，ACU进入星位预置方式，显示如图2.14所示的菜单。
SATELLITEPOSITIONPRESET
1.satellitenumber
2.stationlongitude
3.stationlatitude
select:
_or[EXIT]
图2.14星位预置菜单
b）卫星代号（SATELLITENUMBER）
在星位预置菜单下键入1，按“←”键，ACU显示如图2.15的星号输入提示信息。
按照提示的格式，输入两位十进制数（01~10），然后按“←”键，星号即输入完毕。
这时ACU显示角度输入提示信息（图2.12），等待您输入相应的卫星经度，按与2.8.2.1b）节相同的方法输入该参数，ACU又返回到星位预置菜单（图2.15）。
2.8.2.3.3地面站经度（STATIONLONGITUDE）
在星位预置菜单下键入2，按“←”键，ACU显示角度输入提示信息（图2.13），按与2.8.2.1.2相同的方法输入地面站的地理经度，之后，ACU回到星位预置菜单（图2.14）。
Pleaseinputsatellitenumber!
thenumberformat:
XX[CR]
thesatellitenumber:
——
图2.15星号输入提示信息
2.8.2.3.4地面站纬度（STATIONLATITUDE）
在星位预置菜单下键入3，按“←”键，用与2.8.2.1.2相同的方法输入地面站的地理纬度，之后，ACU回到星位预置菜单（图2.14）
2.8.2.3.5退出星位预置方式
在星位预置菜单下键入EXIT，ACU返回图2.10所示的参数设置菜单。
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