欢迎使用OpenATS天线追踪系统（Open Antenna Tracking System）

需要的硬件： 电脑一台，用来运行WXtrack卫星跟踪软件。 Arduino，山寨或者正版都可以，正版可以购买Genuino，分Nano和Mega等版本，建议Mega，拥有更多的接口和内存，并且以后扩展好。国内正版版本大概140元左右。Nano大概80左右，山寨30-50左右。山寨也正常，我的实验平台就是在山寨上运行的 步进电机2个，最好用57步进电机，扭距选择大一些的，2.0Nm以上最好，当然还可以通过减速机来增大扭矩。还可以使用闭环步进，确保角度准确，不丢步。 步进电机驱动器2个，分别控制步进电机的。1套驱动器配1个步进电机，57步进套装在200-300左右，当然可以淘二手的。 24V开关电源一个，工业上用的即可，淘宝很多，具体功率要根据你两个步进电机的功率之和来决定。如果选57大功率的步进电机的话，就要选择最少10A以上的电源 。 再一个不起眼但很重要的，XY轴可以旋转的支架。这个不好购买，可以自己制作，成本不太好估计。 如果不算支架的话，仅需要几百块钱就可以完成所实现的功能，加上支架成本，不到2k应该足够了。具体看你用没用减速机还有支架配件等等，有的配件，我们身边都有。

搭建过程：

所有程序和代码，已经分享到我的百度网盘，链接:https://pan.baidu.com/s/1sliIPJJ 密码:pdx2 链接:https://pan.baidu.com/s/1dZcN3S 密码:7sxy https://pan.baidu.com/s/1nvtFfTJ 解压密码：1024

1，把Arduino驱动程序arduino-1.6.8-windows.exe和虚拟串口软件驱动CH341SER.EXE下载安装，把AccelStepper库下载解压缩，解压缩后的整个AccelStepper文件夹拷贝到安装后Arduino程序的libraries文件夹下 将追踪天线代码上传到Arduino板子中。

2，搭建硬件，具体硬件接线图，可以看图片。简单就是用Arduino的PWM接口，来发送脉冲。AZ方位角的控制接口是5，dir方向控制是6，EL仰角的控制接口是9，dir方向控制是10。采用共阴接法或者共阳接法都可以。

AZ方位角的CLK+(有的驱动器上也叫PUL+)接到Arduino的数字接口5，CW+(有的也叫DIR+）接到数字口6，EL仰角的CLK+接到9，CW+接到10上 AZ方位角驱动器上的CLK-，CW-接到一起，再接到arduino的一个GND接口。EL仰角驱动器的CLK-，CW-接到一起，再接到Arduino的另一个GND接口。 剩余的EN+（有的也叫ENA+）还有EN-我们都不接。

3，步进电机与驱动器的接线，步进电机比如常见的2相四线电机，分A+,A-,B+,B-接线，在驱动器上都有标识，自行按照自己步进电机的线颜色定义接上即可。驱动器上的电源接开关电源的输出即可，开关电源给两个驱动器供电24V电压。 注意正负极。

使用说明：

（一）自动追踪

自动追踪，电脑下载运行WXtrack软件，更新星历，星历更新会提示联不上网或者更新失败，我们手动去下载星历文件放到程序的文件夹下面即可。 电脑运行WXtrack软件，找到顶部菜单，Tracker--Options..然后打开设置天线追踪器界面，然后我们点击选中EasyComm I COM port， 下面的窗口，pass start可以设置1，意思是1分钟之前就唤醒天线。Pass end就是追踪完成后发送什么指令，我们输入我们天线的复位指令：“S”， Parking意思是停止天线，我们选中Park antenna，其余不用改。再切换到Port setup菜单，选中你的arduino对应的COM口，比如COM4，速率选中程序中设置的9600 然后是进入Tracker-specific options菜单，将EasyComm precision（精确度控制）设置为2，这样程序输出的串口数据会保留小数点2位，否则是整数，整个系统精确度很低。 电脑软件我们就设置完成了。调试好角度后，就可以自动追踪啦！

（二）手动控制

如果手动控制，请打开Arduino的IDE自带的串口监视器或者用别的可以发送串口数据的软件（各种串口调试工具都可以），用来做手动控制

设置你的Arduino对应的串口编号，然后设置波特率9600。 在发送角度命令时，按照如下格式：方位角 仰角（AZ EL），中间为空格，数据为浮点数或者整数，比如发送：20 40，则天线方位角转到20度，仰角到40度。 等同于：20.0 40.0 可以输入小数点儿，细分大的话，程序的识别能力可以精确到0.1度。 如果仅仅输入一位数字，则只调动方位角，仰角便为0.比如：20则天线默认将方位角转到20度，仰角为0度。输入R或者0都可以将天线复位，即方位角仰角都为0度。

校准功能 在长时间运转后，天线可能会由于电机的丢步，造成的精度不准，这时候可以输入命令来进行校准。为了简单明了来调整天线，AZ跟EL分开调整。 调整方位角的命令为：X 23 就是大写字母A后面紧跟一个数字，可以是浮点数也可以是整数。就是把天线当前的角度调整为23度。 调整仰角的命令便为：Y 56 原理同上。

V2.0更新

新的OpenATS改的地方很多，添加了W（wake up）唤醒，S（sleep）睡眠，L（lock）锁定功能，新的系统中，发送L命令后，天线保持当前角度，直接将步进电机的电源切断，而LNA的电源继续开启。这样在操作者想接收静止卫星的时候，关闭步进电机来达到省电的目的。发送W命令，天线解除锁定。如果发送S命后，天线将归零，延时一些时间后，继电器关闭，继电器可以接到天线的24V电源上。也就是说，输入S后，天线在一定时间内（几十秒）后，将会自动切断步进电机的电源，从而达到省电的目的。由于步进电机在静止时，也会有较大的电能损耗，这方面在设计OpenATS之初是没有想到的，静止的步进电机依然保持着静止扭矩。而这个耗电量虽然不如运转时耗电多 ，但由于静止时间太长，所以耗电量比运行天线都多出好几倍。所以添加了一个双路继电器模块，Arduino接收到睡眠命令时，控制继电器关闭，切断天线电机和LNA（如果你愿意）的电源，这样整个天线系统中，待机电流只有Arduino这一微小的设备了（也可能天线有自己的计算机有耗电），这样设计才能长久运行监控卫星。当发送唤醒命令时，Arduino会控制继电器模块打开天线供电电源，再进行卫星的追踪。程序中含有部分没有使用的ProtoThreads代码，为以后的OpenATS研发更多的功能来预留的。 改进的地方还有追踪角度的切换，之前的OpenATS代码中存在漏洞，在一定条件下，卫星经过0度线（正北方向），天线会反转，新的版本修正了此问题。 还改变了步进电机控制阵脚，将5、6；9、10阵脚用来控制步进电机（因为Arduino数字接口的3、5、6、9、10、11支持原生pwn），而mega的外部中断接口有2、3...所以将3接口预留了出来，为以后天线改进预留了外部中断接口。 如果手动控制，控制反馈界面也改变了很多，变得更实用。发送角度后，新的角度会显示出来，好让你看到上次发送的历史记录。如果S命令切断电源，软件会告诉你天线电源切断，并且不再接受新的控制命令，一直到你发送W命令唤醒后再继续。

还有一个更大的改变，控制软件的改变。这部分需要详细说明一下，如果不感兴趣的可以跳过此部分。 新的OpenATS分了两个版本，一个版本为原来的使用WXtrack软件的Easycomm协议来追踪，成熟稳定，但缺点是由于WXtrack作者对软件输出做出了时间限制，最快也是1秒发送一次角度数据，这就造成了天线自动追踪时的缺点，运行并不流畅，当角度变化大的时候，信号会减弱。而WXtrack的作者David tylor 设计了一款简单的应用，名字叫做FastWXtrack，这款软件的作用是读取注册表中的WXtrack的参数，包括你的坐标以及卫星的轨道和频率参数，来进行快速的计算卫星的下行频率，设计了DDE的服务端，这样著名的SDRsharp软件的DDE追踪插件，便可以连接上此软件来进行更快的频率追踪，保持频率居中。而我发现此程序输出的角度值，却是整数，没有输出小数。在联系了作者，跟作者说了很多，作者将软件更新了新的版本。新的版本为9月29日更新的1.1.2.15，更新说明是：为了JL30LW更新了更高精度的DDE参数，而我就是假冒JL30LW跟他谈判的人，因为谈判的前提是购买了WXtrack的许可，而我谷歌查到此日本一科学家购买过，所以假冒了他。这也是David tylor愿意为我更新软件的原因。虽然行为不太光荣，但我还是做到了，让FastWXtrack输出更快的角度信息，来用到我的OpenATS系统中，作为新的OpenATS控制软件。然后用了一个DDE转串口输出软件来将FastWXtrack角度信息传送给OpenATS。传送速度是每秒20次，非常快，Arduino经常由于通信较快偶尔出现串口无法通信的掉包现象，但不影响使用。我实在没脸让作者再修改修改了...然后我做的是将原来16细分的设置，改为了8细分，这样pwm输出频率降低一些，追踪速度也会快一些，但跟使用WXtrack作为控制软件的方案没法比速度，目前追踪如果超过一秒一度的速度卫星，会造成天线追踪跟不上卫星的情况，但此情况少见，多见于国际空间站那种飞行速度较快的卫星，或者是天线以高仰角经过上空，这样方位角变化角度飞快，但虽然追踪不上卫星，由于高仰角的方位角重要性会减弱，所以影响不大。可能很多人看不懂，以后自己在研究的时候会明白的。 无论哪个版本，都有自己的优点和缺点。 WXtrack的Easycomm协议作为控制软件的话，那么请将Arduino上传WXtrack版本的OpenATS。优点：软件成熟，可以实现完全自动化，设置卫星优先级等高级设置。缺点：追踪频率1秒一次，比较低。由于HRPT需要采用DDE协议，所以只能一个计算机控制天线，一个计算机用来控制解码器。 如果使用WXtrack+FastWXtrack+DDE client作为控制软件的话，请上传FastWXtrack版本的程序。优点：省掉一个计算机，可以采用树莓派、香蕉派（千兆网络推荐）等小计算机来进行网络IQ数据传输，HRPT解码器和控制天线都采用一个软件。追踪频率快，天线运行流畅。缺点：由于串口数据频率过快导致发送脉冲频率过快，天线运行慢。追踪快速卫星会悲剧。并且无法自动追踪多颗卫星。 如果要求不高，请选择WXtrack版本，无论哪个控制软件，OpenATS都很好的支持协议，并且都带有自动断电功能。

更新内容： 1、解决了之前版本的角度校正功能 校正功能使用方法： 输入:X 10 则设置方位角的10度为方位角的0度。 输入:Y 8.5 则设置仰角8.5度为仰角的0度。 后面数值可以为浮点数 仰角、方位角需要单独设置，不能一起设置，比如下面是错误的：X10 Y8.5

2、添加了追踪结束自动断电、发送S命令自动断电，W命令开启电源等实用功能，需要添加外部继电器模块。

3、步进电机针脚由原来AZ:3(PUL+)/5(DIR+) ；EL:6(PUL+)/9(DIR+) 改为现在的：AZ:5(PUL+)/6(DIR+) EL:9(PUL+)/10(DIR+) Arduino的支持pwm接口为：3,5,6,9,11

支持外部中断的接口为：

型号 int.0 int.1 int.2 int.3 int.4 int.5 UNO\Ethernet 2 3 　 　 　 　 Mega2560 2 3 21 20 19 18 Leonardo 3 2 0 1 　 　

Due 　 所有IO口均可

将2、3接口预留出来用于将来升级功能使用。

4、添加外部继电器模块，接口为4（天线步进电机电源控制继电器）、8（LNA电源控制继电器）。注意：继电器触发为高电平触发。

5、改进串口终端显示，手动控制发送角度后会显示到串口终端，方便观察上次发送角度。更直观的分隔符。

后续：

本人水平有限，非程序员，只是个普通工人，工作繁忙。Arduino的代码也没有仔细学，只是为了达到我的目的而去补的知识 代码如果不好，请见谅。公开代码就是让大家都能自己制作自己的追踪系统，不必花那么多钱买商业的成品。代码中已经注释的非常详细。

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