專利名稱：基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子與通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的“靜中通”衛(wèi)星通信系統(tǒng)就是將衛(wèi)星通信站天線及全部設(shè)備裝上汽車，當(dāng)汽車到達(dá)目的地停止下來后，迅速將天線對準(zhǔn)衛(wèi)星，衛(wèi)星通信系統(tǒng)立即開展工作的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般可在車停止后幾分鐘到10多分鐘時間內(nèi)，開通衛(wèi)星通信(包括圖像在內(nèi)的多媒體通信)系統(tǒng)。在地面上固定的衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)，只需要調(diào)整天線的方位角和俯仰角，使天線對準(zhǔn)衛(wèi)星，就可以方便的接受衛(wèi)星信號?？墒窃谶\(yùn)動的汽車、輪船上，由于道路的顛簸、拐彎，汽車、輪船的位置和方向不斷發(fā)生變化，架設(shè)在這些載體上的天線就不能準(zhǔn)確的對準(zhǔn)到衛(wèi)星，無法接收衛(wèi)星信號。為了解決“運(yùn)動中穩(wěn)定通信”的問題，“動中通”技術(shù)孕育而生?！皠又型ā钡年P(guān)鍵技術(shù)是快速、穩(wěn)定、可靠的伺服控制系統(tǒng)，其核心思想是要構(gòu)造一個穩(wěn)定平臺，使運(yùn)動載體上的天線能夠不受外界擾動影響，始終保持天線的空間指向不變。目前國內(nèi)在車載“動中通”衛(wèi)星通信系統(tǒng)研制較早的單位，有中國電子科技集團(tuán)公司39所、M所、航天科工集團(tuán)重慶航天新世紀(jì)公司，航天科工集團(tuán)第13研究所和航天科技集團(tuán)航天恒星空間技術(shù)應(yīng)用有限公司等單位。它們研發(fā)的產(chǎn)品主要技術(shù)特點是采用單脈沖精密跟蹤技術(shù)，利用跟蹤接收機(jī)和姿態(tài)GPS進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，主要適合于機(jī)載和遮擋較少地區(qū)工作。其主要缺點是重新捕獲較難，有時甚至需要人工輔助。國外目前在民用天線穩(wěn)定技術(shù)比較成熟的公司有美國的SEATEL公司，KVH公司，ORBIT公司和韓國的WIW0RLD公司等。美國VertexRSI公司是美國著名的衛(wèi)星通信天線及跟蹤接收機(jī)制造商，該公司目前正在進(jìn)行車載動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研制，但目前尚未見到正式產(chǎn)品投放市場?？偟膩碚f，國外的產(chǎn)品價格都比較昂貴，國內(nèi)產(chǎn)品雖然有一定的價格優(yōu)勢，但是也存在明顯不足，如天線運(yùn)動速度慢，初始捕獲和重新捕獲時間長，通信業(yè)務(wù)量少等。因此， 對于“動中通”伺服控制系統(tǒng)的深入研究，不僅是技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的推廣，更是現(xiàn)代化建設(shè)的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用慣導(dǎo)指向結(jié)合單脈沖跟蹤的方式對衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行定向跟蹤，具有優(yōu)越的驅(qū)動性能、快速的系統(tǒng)響應(yīng)能力、可靠的穩(wěn)定性能和很高的跟蹤精度。本實用新型的技術(shù)方案如下一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控系統(tǒng)、傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、天線座單元、旋變模塊以及速率陀螺；所述的傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、旋變模塊和速率陀螺均與所述的主控系統(tǒng)連接；所述的天線座單元與所述的驅(qū)動系統(tǒng)連接，所述的天線座單元連接所述的旋變模塊和速率陀螺。所述的旋變模塊包括旋轉(zhuǎn)變壓器，功能是輸出當(dāng)前天線所在位置的角度值并送給主控系統(tǒng)。所述的傳感器為可以提供天線載體姿態(tài)信息的設(shè)備，包括GPS接收機(jī)和慣性導(dǎo)航
直ο所述的主控系統(tǒng)為工業(yè)控制計算機(jī)。所述的驅(qū)動系統(tǒng)包括方位直流電機(jī)、俯仰直流電機(jī)和極化直流電機(jī)。本實用新型的有益效果本裝置使用慣導(dǎo)指向結(jié)合單脈沖跟蹤的方式對衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行定向跟蹤，具有優(yōu)越的驅(qū)動性能、快速的系統(tǒng)響應(yīng)能力、可靠的穩(wěn)定性能和很高的跟蹤精度。(1)具有手控功能，用于調(diào)試時對天線方位、俯仰和極化軸的運(yùn)動控制。在電位器調(diào)速控制的基礎(chǔ)上，增加了計算機(jī)控制，不但可以控制其速度，也可以控制天線的轉(zhuǎn)動范圍。(2)具有慣導(dǎo)指向功能，完成對多個姿態(tài)和位置傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理，同時輸出相應(yīng)的電壓信號來控制電機(jī)的起停和轉(zhuǎn)動，進(jìn)而來調(diào)整天線的方位角、俯仰角和極化角， 實現(xiàn)準(zhǔn)確對星。(3)具有單脈沖跟蹤功能，由單脈沖跟蹤接收機(jī)輸出的和信號AGC來切換到跟蹤狀態(tài)，如果AGC門限滿足跟蹤接收機(jī)門限設(shè)置，此時指向輸出將被完全切斷，實現(xiàn)自動跟蹤衛(wèi)星的功能。(4)具有混合跟蹤功能，慣導(dǎo)指向與單脈沖跟蹤功能一起進(jìn)行對衛(wèi)星的準(zhǔn)備指向和跟蹤，其功能轉(zhuǎn)換根據(jù)單脈沖跟蹤接收機(jī)和信號AGC來設(shè)定轉(zhuǎn)換門限值。(5)具有監(jiān)控功能，實現(xiàn)工作方式選擇，故障自動告警，工作狀態(tài)及參數(shù)顯示功能。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框具體實施方式
實施例1 如圖1所示，一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控系統(tǒng)、傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、天線座單元、旋變模塊以及速率陀螺；所述的傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、旋變模塊和速率陀螺均與所述的主控系統(tǒng)連接；所述的天線座單元與所述的驅(qū)動系統(tǒng)連接，所述的天線座單元連接所述的旋變模塊和速率陀螺。所述的旋變模塊為旋轉(zhuǎn)變壓器，功能是輸出當(dāng)前天線所在位置的角度值并送給主控系統(tǒng)。所述的傳感器為可以提供天線載體姿態(tài)信息的設(shè)備，包括GPS接收機(jī)和慣性導(dǎo)航
直ο所述的主控系統(tǒng)為工業(yè)控制計算機(jī)。所述的驅(qū)動系統(tǒng)包括方位直流電機(jī)、俯仰直流電機(jī)和極化直流電機(jī)。工作過程加電啟動基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，3分鐘內(nèi)系統(tǒng)自動完成工作準(zhǔn)備；天線載體靜止，接受初始位置信息和對準(zhǔn)命令，系統(tǒng)自動完成初始對準(zhǔn)。載體運(yùn)行后，通過天線座單元臺體的多位置轉(zhuǎn)動，由慣性導(dǎo)航裝置計算天線載體的方位和姿態(tài)(俯仰角、傾斜角)信息，GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信息，按照特定的定位解算算法計算出天線載體所在的地理經(jīng)度、維度、高度和速度信息；跟蹤接收機(jī)接收所跟蹤衛(wèi)星的信標(biāo)信號，一起送入主控系統(tǒng)進(jìn)行信號處理，主控制系統(tǒng)對這些信號經(jīng)過特定的算法處理， 發(fā)出控制信號給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動方位直流電機(jī)、俯仰直流電機(jī)和極化直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而調(diào)整天線座的姿態(tài)，使天線始終對準(zhǔn)所接收的衛(wèi)星。同時，旋變變壓器測量天線座的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，與速率陀螺測量的外界對天線的擾動信息一起反饋給主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)不斷修正天線姿態(tài)以提高定向精度。該系統(tǒng)目標(biāo)丟失天線再捕獲時間不大于1秒；跟蹤精度 (RMS):不大于0.3度(平坦路況)，不大于0.5度(中等起伏路面)。該系統(tǒng)適用于各種移動衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，如衛(wèi)星電視接收、車船用移動衛(wèi)星通訊、公安消防、搶險救災(zāi)、野外作業(yè)等多種民用場合，還適用于各種現(xiàn)代化的各種作戰(zhàn)武器系統(tǒng)如坦克、裝甲車等的通訊，具有重要的社會效益。
權(quán)利要求1.一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控系統(tǒng)、傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、天線座單元、旋變模塊以及速率陀螺；所述的傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、旋變模塊和速率陀螺均與所述的主控系統(tǒng)連接；所述的天線座單元與所述的驅(qū)動系統(tǒng)連接，所述的天線座單元連接所述的旋變模塊和速率陀螺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將天線座的速率變化信息反饋給主控系統(tǒng)的速率陀螺，速率陀螺與主控系統(tǒng)連接，所述的主控系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于速率陀螺的天線定向控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控系統(tǒng)、傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、天線座單元、旋變模塊以及速率陀螺；所述的傳感器、跟蹤接收機(jī)、驅(qū)動系統(tǒng)、旋變模塊和速率陀螺均與所述的主控系統(tǒng)連接；所述的天線座單元與所述的驅(qū)動系統(tǒng)連接，所述的天線座單元連接所述的旋變模塊和速率陀螺。所述的旋變模塊為旋轉(zhuǎn)變壓器，功能是輸出當(dāng)前天線所在位置的角度值并送給主控系統(tǒng)。所述的主控系統(tǒng)為工業(yè)控制計算機(jī)。所述的傳感器為可以提供天線載體姿態(tài)信息的設(shè)備，包括GPS接收機(jī)和慣性導(dǎo)航裝置。所述的驅(qū)動系統(tǒng)包括方位直流電機(jī)、俯仰直流電機(jī)和極化直流電機(jī)。本系統(tǒng)使用慣導(dǎo)指向結(jié)合單脈沖跟蹤的方式對衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行定向跟蹤，具有優(yōu)越的驅(qū)動性能、快速的系統(tǒng)響應(yīng)能力、可靠的穩(wěn)定性能和很高的跟蹤精度。
文檔編號G01C21/18GK202004153SQ20112007780
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者葉自清 申請人:中南林業(yè)科技大學(xué)