CN107092026B - 一种多功能小型定位定向伺服装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能小型定位定向伺服装置，包括转台、GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元、方位测量单元和伺服电机控制单元，伺服电机控制单元包括电机、控制电路和驱动器，电机、控制电路和驱动器位于筒形结构的外壳内，GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元和方位测量单元的输出以无线通讯方式与上位计算机连接，上位计算机输出以无线通讯方式接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器，驱动器输出接电机以驱动电机转动，电机输出轴通过齿轮与转轴连接以通过转轴驱动转台相对外壳转动。本装置能够实现完整的跟踪定位功能，且体积小，重量轻，特别适合单兵使用。

Description

一种多功能小型定位定向伺服装置
技术领域
本发明涉及一种多功能小型定位定向伺服装置，是一种同时具备GPS/北斗定位定向、水平姿态测量、方位测量的单轴伺服旋转装置，该装置是将水平姿态测量单元、电子罗盘方位测量单元和伺服控制单元组合起来的单轴伺服装置，在特殊情况下通过装置上的天线，对地面或空中远程目标进行监视。
背景技术
在某些场合需要对特定目标进行跟踪定位，这就涉及到跟踪平台和定位定向伺服装置。通常跟踪平台和定位定向伺服装置为分体式，且往往安装在可机动灵活的车辆上，跟踪平台通过雷达天线或者CCD相机实现对目标的跟踪。
定位定向伺服装置用于有定位和定向需求的雷达天线方位旋转角度测量。使用时，伺服装置接收上位计算机的控制指令，使跟踪平台转动，并使位于跟踪平台上的雷达天线波束对准所需要的地面或空中测试目标，伺服装置同时实时向上位计算机发送车辆（也即跟踪平台）水平姿态和方位角信息。由于现有跟踪平台和定位定向伺服装置为车载式，往往重量和体积都较大，不适合单兵使用。而且方位测量往往为电子罗盘，罗盘在使用前需要校准，通常校准是使罗盘转动一圈完成，目前的校准方式要么让车辆载着罗盘完成一圈转动，要么让罗盘在专门的支架上由人工直接转动一圈，校准方式都比较麻烦。同时由于伺服装置安装在特殊要求的三角架上，要求伺服装置360度旋转的体积较小、重量较轻、方便携带使用，并且外观美观。
目前具有强振动冲击能力的伺服装置，体积大、重量较重。因此需要一种小型化的伺服装置来实现这类天线装置的使用要求。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种多功能小型定位定向伺服装置，本装置是一种将GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元、方位测量单元、滑环和伺服电机控制单元组成的单轴伺服旋转装置，能够实现完整的跟踪定位功能，且体积小，重量轻，特别适合单兵使用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能小型定位定向伺服装置，其特征在于：包括转台、GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元、方位测量单元和伺服电机控制单元，伺服电机控制单元包括电机、控制电路和驱动器，电机、控制电路和驱动器位于筒形结构的外壳内，转台位于外壳外并水平设置于外壳上方，转台与转轴上端连接，转轴下端通过轴承安装于外壳内；GPS/北斗定位定向单元用于测量伺服装置包括经度、纬度、高度信息在内的当前地理位置；水平姿态测量单元用于测量伺服装置相对大地水平面的水平度；方位测量单元用于测量伺服装置当前相对于磁北的方位角度信息； GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元和方位测量单元的输出以无线通讯方式与上位计算机连接，上位计算机输出以无线通讯方式接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器，驱动器输出接电机以驱动电机转动，电机输出轴通过齿轮与转轴连接以通过转轴驱动转台相对外壳转动。
进一步地，所述方位测量单元为电子罗盘，电子罗盘通过悬臂与转台可转动连接，在悬臂悬空端设有电子罗盘安装台，电子罗盘安装在电子罗盘安装台上；电子罗盘可通过悬臂打开并处于水平状态，电子罗盘通过悬臂收拢时位于转台上并在转台上设有用于容纳电子罗盘的空腔。
所述GPS/北斗定位定向单元由GPS模块和北斗模块组成，GPS模块和北斗模块均安装在转台上。
所述水平姿态测量单元由两个倾角传感器组成，两个倾角传感器嵌入到控制电路中。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本装置将GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元、方位测量单元和伺服电机控制单元集成在一起组成定位定向伺服装置，能够实现完整的跟踪定位功能，且体积小，重量轻，特别适合单兵使用。
2、本发明将GPS/北斗定位定向、水平姿态测量、方位测量和伺服电机控制单元集成在一个圆柱形的伺服装置中，伺服装置采用圆柱形可以提高承载能力并减轻重量。
3、悬臂构成的折叠机构收折后减少了携带时的体积（运输时外形尺寸小）。
附图说明
图1-本发明结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
参见图1，本发明多功能小型定位定向伺服装置，包括转台1、GPS/北斗定位定向单元2、水平姿态测量单元3、方位测量单元4和伺服电机控制单元，伺服电机控制单元包括电机5、控制电路6和驱动器，电机5、控制电路6和驱动器位于圆筒形结构的外壳7内，转台1位于外壳7外并水平设置于外壳7上方，转台1与转轴8上端连接，转轴8下端通过轴承安装于外壳7内。GPS/北斗定位定向单元2用于测量伺服装置包括经度、纬度、高度信息在内的当前地理位置；水平姿态测量单元3用于测量伺服装置相对大地水平面的水平度；方位测量单元4用于测量伺服装置当前相对于磁北的方位角度信息；GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元和方位测量单元的输出以无线通讯方式与上位计算机连接，上位计算机输出以无线通讯方式接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器，驱动器输出接电机以驱动电机转动，电机输出轴通过齿轮与转轴连接以通过转轴驱动转台相对外壳转动。
所述方位测量单元4为电子罗盘，电子罗盘通过悬臂9与转台1可转动连接，在悬臂悬空端设有电子罗盘安装台，电子罗盘安装在电子罗盘安装台上。电子罗盘可通过悬臂打开并处于水平状态，悬臂的长度以保证电子罗盘通过悬臂收拢时位于转台上，并在转台上设有用于容纳电子罗盘的空腔，此时电子罗盘安装台构成盖子将电子罗盘盖住。由于电子罗盘容易受电机、不锈钢等铁磁性物质的干扰，故电子罗盘应远离电机，安装在适当远的位置，因此本伺服装置专门设计有折叠机构，折叠机构的主体为悬臂。工作时，折叠机构展开使电子罗盘远离铁磁性物质，可以避免干扰，从而提高测量准确性；携带时，折叠机构收折，可以减小体积，便于携带。
所述GPS/北斗定位定向单元由GPS模块和北斗模块组成，GPS模块和北斗模块均安装在转台上。
所述水平姿态测量单元由两个倾角传感器组成，两个倾角传感器嵌入到控制电路中，用于测量装置相对应大地水平面的水平度。
工作时，先通过悬臂9将电子罗盘展开。伺服装置通过GPS/北斗定位定向单元2给出当前伺服装置的地理位置（经度、纬度、高度信息）；通过水平姿态测量单元3得到相对应大地水平面的水平度；通过电子罗盘获取伺服装置当前的相对于磁北的方位角度信息；通过滑环实现伺服装置转台的360度自由旋转。伺服装置在收集上述信息后，不断地向上位计算机上报相关信息。同时，上位计算机根据这些信息下达控制指令给控制电路，控制电路根据收到指令控制驱动器，带动电机转动，电机再带动齿轮传动，使伺服装置转台按照预定的速度和位置旋转运动。在转轴上设有测角传感器，用于测量转台转动角度，测角传感器的输出接控制电路。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种多功能小型定位定向伺服装置，其特征在于：包括转台、GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元、方位测量单元和伺服电机控制单元，伺服电机控制单元包括电机、控制电路和驱动器，电机、控制电路和驱动器位于筒形结构的外壳内，转台位于外壳外并水平设置于外壳上方，转台与转轴上端连接，转轴下端通过轴承安装于外壳内；GPS/北斗定位定向单元用于测量伺服装置包括经度、纬度、高度信息在内的当前地理位置；水平姿态测量单元用于测量伺服装置相对大地水平面的水平度；方位测量单元用于测量伺服装置当前相对于磁北的方位角度信息； GPS/北斗定位定向单元、水平姿态测量单元和方位测量单元的输出以无线通讯方式与上位计算机连接，上位计算机输出以无线通讯方式接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器，驱动器输出接电机以驱动电机转动，电机输出轴通过齿轮与转轴连接以通过转轴驱动转台相对外壳转动；
所述方位测量单元为电子罗盘，电子罗盘通过悬臂与转台可转动连接，在悬臂悬空端设有电子罗盘安装台，电子罗盘安装在电子罗盘安装台上；电子罗盘可通过悬臂打开并处于水平状态，电子罗盘通过悬臂收拢时位于转台上并在转台上设有用于容纳电子罗盘的空腔，此时电子罗盘安装台构成盖子将电子罗盘盖住。
2.根据权利要求1所述的多功能小型定位定向伺服装置，其特征在于：所述GPS/北斗定位定向单元由GPS模块和北斗模块组成，GPS模块和北斗模块均安装在转台上。
3.根据权利要求1所述的多功能小型定位定向伺服装置，其特征在于：所述水平姿态测量单元由两个倾角传感器组成，两个倾角传感器嵌入到控制电路中。
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