CN106895811A - 一种雷达天线阵面自动拼接引导系统 - Google Patents

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邓友银
何文杰
房景仕
朱艳萍
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Abstract

本发明涉及一种引导系统，特别是涉及大型高机动雷达天线阵面的自动拼接引导系统，该引导系统能够利用三维测量场的实时测量，引导可移动的天线阵面快速定位至目标位置，与固定的天线阵面完成快速拼接。包括：运动台、三维测量仪和控制系统，本发明可实时计算相对位置坐标，天线阵面拼接过程无需人工引导，节约了天线拼接时间。

Description

一种雷达天线阵面自动拼接引导系统
技术领域
本发明涉及一种引导系统，特别是涉及大型高机动雷达天线阵面的自动拼接引导系统。
背景技术
高机动地面雷达主要为地面部队指挥和提供防空警戒，当代战争日益现代化和信息化，对先进的高机动雷达的需求也日趋增强。随着雷达对目标探测距离、精度及反隐身的要求增加，雷达天线口径也不断增大，有的雷达天线孔径已达到上百平方米。当天线口径较大，单车运输已经不能满足要求时，为满足雷达整车的运输通过性和机动性，大型雷达多采用阵面分块运输和分车运输，再现场拼装架设的方式。天线架设时状态的转换多需要借助人工吊装或半自动机械进行对接安装后，再通过天线举升、翻转折叠才能完成状态转换，这种天线的架设时间通常多达几个小时。
为提高雷达的机动性，应该尽量减少人工干预，实现大型雷达多车、多平台天线的主动拼接，多车全自动架设的能力。拼装过程中，如能快速自动测量各块天线之间的相对位置后引导控制，则可以实现大型雷达天线的自动化拼装，具有很大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种机动雷达天线阵面的自动拼接引导系统。该引导系统能够利用三维测量场的实时测量，引导可移动的天线阵面快速定位至目标位置，与固定的天线阵面完成快速拼接。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种雷达天线阵面自动拼接引导系统，包括：
运动台，用于驱动待拼接的天线阵面在天线阵面的铺设区域内自由移动；
三维测量仪，安装在天线阵面铺设区域的斜上方或正上方，用于探测各天线阵面的空间位置；
控制系统，用于接收三维测量仪测得的天线阵面的空间位置信息，并根据该信息输出控制信号给运动台，使运动台驱动各天线阵面相互靠拢并实施拼接。
优选的，所述运动台包括行走支架以及活动安装在行走支架上的托板，所述行走支架上还设有能够驱动托板在空间任意方向上平移和翻转的驱动机构，所述天线阵面安装在该托板上。
优选的，所述驱动机构包括十字滑台、摇摆台和升降台，所述十字滑台、摇摆台和升降台沿任意顺序上下层叠设置，所述托板位于三者的最上层，且三者最下层的底部设有底座，所述底座上设有脚轮以及用于驱动脚轮转动和转向的动力机构。
优选的，所述天线阵面的上表面设有供三维测量仪进行识别的测量靶标，每块天线阵面上至少设有三个非共线的测量靶标。
优选的，所述三维测量仪设有两台，且两台三维测量仪安装在同一水平面内；所述三维测量仪为光学摄像式传感器，两台三维测量仪组成三维测量场，用于精确获得视场范围内多个测量靶标中心的三维坐标值。
优选的，所述三维测量仪安装升降支架上，所述升降支架包括底座和安装部，所述安装部沿竖直方向滑动设置在底座上，且底座与安装部之间设有能够将安装部锁止在任意位置的锁紧装置，所述三维测量仪安装在安装部上。
优选的，所述天线阵面的侧壁上设有定位销和\或定位孔，相邻两天线阵面上的定位销与定位孔构成插接配合；相邻天线阵面之间还设有锁紧机构，所述锁紧机构包括分置于相邻两天线阵面底部的锁止块和插板，所述锁止块沿水平方向往复运动，且锁止块能够运动至相邻天线阵面的底部，所述锁止块上设有插槽，所述插板沿竖直方向往复运动设置，当相邻天线阵面上的锁止块运动至插板所在天线正面的下方时，插板能够沿竖直方向插入锁止块的插槽内，将相邻两天线阵面锁紧。
优选的，系统还包括安装台架，所述安装台架位于天线阵面铺设区域的中心，所述安装台架上固定有天线阵面的中块，所述运动台以天线阵面的中块为基准，将天线阵面的边块依次拼接在天线阵面的中块周围。
本发明的技术效果在于：
1.本发明的结构简单，天线阵面的空间位置易于测量；
2.本发明使用时，系统可实时计算相对位置坐标，天线阵面拼接过程无需人工引导，节约了天线拼接时间
3.本发明可实时掌握天线拼接过程中的相对位置，容错性高，易于使用。
附图说明
图1为本发明的系统整体布置图；
图2为装有天线阵面边块的六自由度运动台；
图3为十字滑台的立体结构示意图；
图4是摇摆台及升降台的立体结构示意图；
图5为拼接完成后的天线阵面中块和天线阵面边块示意图。
附图标记说明：
1、三维测量仪 2、天线阵面中块 3、天线阵面边块 4、测量靶标 5、运动台 6、升降支架 7、安装台架 8、托板 9、十字滑台 10、升降台 11、摇摆台 12、底座 13、导向销 14、锁紧机构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1、2、5所示，一种雷达天线阵面自动拼接引导系统，包括天线阵面中块2、天线阵面边块3、多个测量靶标4、两台三维测量仪1、运动台5、升降支架6及控制系统组成；其中天线阵面中块2固定在安装台架7上，天线阵面边块3设置在运动台5上，天线阵面中块及边块上均设置有多个固定的测量靶标4；两台三维测量仪1设置在升降支架6端部，组成三维测量场，并可自由调整角度以使待拼接天线处在测量场覆盖范围内。三维测量仪1可实时连续测量各靶标点的三维坐标，经数据处理后获得天线的当前空间相对位置距离。运动台5获得相对位置距离值后，可驱动天线阵面边块3向天线阵面中块2逼近直至拼接在一起。整套测量系统的测量及控制系统集成在一个单独的控制机柜中，方便数据处理及用户操作。
本发明的实施例中，三维测量仪1为光学摄像式传感器，两台三维测量仪1可组成三维测量场，可精确获得视场范围内多个测量靶标4中心的三维坐标值。所述的测量靶标4为特定的图像，各靶标4的初始位置需事先标校。
如图3、4所示，运动台5上采用分散自由度设计原则，将六个自由度分别有不同的运动机构实现。十字滑台9连接托板8，实现天线阵面边块3在x、y方向上的平移；十字滑台9安装在摇摆台11上，实现天线阵面边块3绕X、Y、Z三个方向的转动；摇摆台11又安装在升降台10上，实现天线阵面边块3沿Z轴方向的平移。
天线阵面边块3要实现沿X、Y、Z三个方向的移动以及绕X、Y、Z三个方向的转动，采用全自动方式进行调整。其中沿X、Y两个方向的移动分别采用两个伺服电动缸进行驱动，沿Z方向上的移动采用由一个伺服电动缸驱动的升降平台实现。绕X、Y、Z三个方向的转动，采用三自由度并联平台实现，并联平台通过三个伺服电动缸实现。为了能够保证位姿调整的精度，各伺服电动缸上均设置了机械零位和行程检测，经标校后，与阵面坐标系相对应。安装台架7主要包括固定天线脚架平台和固定天线支撑架，其位置相对地面固定不动。
以下具体阐述系统的工作过程：
首先调整三维测量仪1视场角至合适范围内，系统完成自检，达到工作状态。在测量系统的引导下，运动台5驱动天线边块3向天线中块2运动，直至天线导向锥销13接触定位，然后天线中块2上的抗剪锁止块插入、插板插入锁止块的插槽内拉紧，锁紧机构14拉紧，以保证拼接后两个天线阵面的可靠连接。天线边块与天线中块拼接完成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于包括：
运动台，用于驱动待拼接的天线阵面在天线阵面的铺设区域内自由移动；
三维测量仪，安装在天线阵面铺设区域的斜上方或正上方，用于探测各天线阵面的空间位置；
控制系统，用于接收三维测量仪测得的天线阵面的空间位置信息，并根据该信息输出控制信号给运动台，使运动台驱动各天线阵面相互靠拢并实施拼接。
2.根据权利要求1所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述运动台包括行走支架以及活动安装在行走支架上的托板，所述行走支架上还设有能够驱动托板在空间任意方向上平移和翻转的驱动机构，所述天线阵面安装在该托板上。
3.根据权利要求2所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述驱动机构包括十字滑台、摇摆台和升降台，所述十字滑台、摇摆台和升降台以任意顺序上下层叠设置，所述托板位于三者的最上层，且三者最下层的底部设有底座，所述底座上设有脚轮以及用于驱动脚轮转动和转向的动力机构。
4.根据权利要求1所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述天线阵面的上表面设有供三维测量仪进行识别的测量靶标，每块天线阵面上至少设有三个非共线的测量靶标。
5.根据权利要求1所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述三维测量仪设有两台，且两台三维测量仪安装在同一水平面内；所述三维测量仪为光学摄像式传感器，两台三维测量仪组成三维测量场，用于精确获得视场范围内多个测量靶标中心的三维坐标值。
6.根据权利要求1或5所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述三维测量仪安装升降支架上，所述升降支架包括底座和安装部，所述安装部沿竖直方向滑动设置在底座上，且底座与安装部之间设有能够将安装部锁止在任意位置的锁紧装置，所述三维测量仪安装在安装部上。
7.根据权利要求1所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：所述天线阵面的侧壁上设有定位销和\或定位孔，相邻两天线阵面上的定位销与定位孔构成插接配合；相邻天线阵面之间还设有锁紧机构，所述锁紧机构包括分置于相邻两天线阵面底部的锁止块和插板，所述锁止块沿水平方向往复运动，且锁止块能够运动至相邻天线阵面的底部，所述锁止块上设有插槽，所述插板沿竖直方向往复运动设置，当相邻天线阵面上的锁止块运动至插板所在天线正面的下方时，插板能够沿竖直方向插入锁止块的插槽内，将相邻两天线阵面锁紧。
8.根据权利要求7所述的雷达天线阵面自动拼接引导系统，其特征在于：系统还包括安装台架，所述安装台架位于天线阵面铺设区域的中心，所述安装台架上固定有天线阵面的中块，所述运动台以天线阵面的中块为基准，将天线阵面的边块依次拼接在天线阵面的中块周围。
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