CN108333611A - 一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线。在寻星时,主控单元能实时接收所述惯性导航模块与角度传感器所获取参数,然后实时进行矩阵转换,得到天线坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,与所述GPS模块/北斗模块所获取数据进行实时比较计算,得到所述三轴伺服系统的动作量,控制所述三轴伺服系统动作,完成初步寻星,然后控制缺区旋转机构进行缺区扫描,完成精确寻星;当卫星天线所处载体运动时,主控单元会根据惯性导航模块的数据对卫星进行调整,减小三轴伺服系统的动态滞后误差,锁星更灵敏,卫星信号更稳定。

Description

一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线
技术领域
本发明涉及通讯技术领域,具体涉及到一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线。
背景技术
“动中通”是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称,用于实现移动载体与卫星间的通信。卫星信号微弱且具有极强的方向性,为了保证移动载体(如船舶、火车等)接收到稳定的信号,以满足通信的要求,需要实时检测天线与卫星的偏差,并及时调整天线姿态,即保证天线实时对准卫星。所以,天线自动跟踪技术是卫星天线的核心技术之一,是实现移动载体与卫星稳定通信的前提。
授权公告号CN106299699B的专利文献公开了一种双反射面卫星天线旋转缺区跟踪系统,其利用旋转的、偏心的信号局部失效区域获取型号强度周期变化的类正弦信号,进而快速、精确是实现寻星与锁星。使用中发现,当载体运动时,由于其角度和方向不断变换,卫星天线的伺服跟踪系统存在动态滞后误差,这会使得天线接收的卫星信号时强时弱不稳定,甚至会导致寻星或锁星失败。
发明内容
为了完善卫星天线的性能、保证其性能稳定,本发明提供了一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线。
本发明采用的技术方案如下:
一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线:包括主反射盘、副反射盘及馈源,主反射盘配有三轴伺服系统及主控单元,所述主反射盘、副反射盘与馈源同轴心设置,所述主反射盘与副反射盘的其中一个可绕轴心旋转并配有缺区旋转机构,所述旋转的主反射盘或旋转的副反射盘上设置有偏心的信号缺区;还包括GPS模块/北斗模块和惯性导航模块;所述GPS模块/北斗模块,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系的位置和坐标;所述惯性导航模块,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,六个自由度为航向、俯仰、横滚、纵向、横向和升降,运动信息为角速度、姿态角度、加速度、速度、位置;所述三轴伺服系统包括方位轴伺服系统、俯仰轴伺服系统和极化轴伺服系统,并各自配有角度传感器,所述角度传感器用于实时获取天线坐标系中方位轴、俯仰轴和极化轴相对于载体坐标系的角度;所述主控单元,用于实时接收所述惯性导航模块与角度传感器所获取参数,进行实时矩阵转换,得到天线坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,与所述GPS模块/北斗模块所获取数据进行实时比较计算,得到所述三轴伺服系统的动作量,控制所述三轴伺服系统动作,完成初步寻星或锁星,然后控制缺区旋转机构进行缺区扫描,完成精确寻星或锁星。
所述信号缺区偏心设置在副反射盘的中心处,所述缺区旋转机构为直流电机,所述副反射盘配有红外传感器用以旋转计数。
所述惯性导航模块固定在卫星天线的固定底盘上。
所述俯仰轴伺服系统包括U型旋转架与过桥板,所述过桥板两端利用转轴安装在U型旋转架上端,所述主反射盘安装在过桥板上;所述U型旋转架的一个侧壁上设有俯仰带轮、俯仰伺服电机、俯仰角编码器,所述俯仰带轮、俯仰伺服电机、俯仰角编码器由同一条皮带传动,所述俯仰带轮用于带动过桥板旋转,所述俯仰角编码器为俯仰轴角度传感器。
所述皮带为同步带。
所述俯仰带轮为优弧弓形轮,所述优弧弓形轮的直边朝向所述主反射盘,所述优弧弓形轮的轮体上对应直边设有若干配重平衡孔。
所述俯仰带轮上设有弧形的俯仰角限位槽。
所述优弧弓形轮的直边附近设有固定孔,所述皮带与优弧弓形轮在固定孔处通过塑料扎带固定。
所述副反射盘的罩壳为镂空罩壳。
本发明的有益效果是:在寻星时,主控单元能实时接收所述惯性导航模块与角度传感器所获取参数,然后实时进行矩阵转换,得到天线坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,与所述GPS模块/北斗模块所获取数据进行实时比较计算,得到所述三轴伺服系统的动作量,控制所述三轴伺服系统动作,完成初步寻星,然后控制缺区旋转机构进行缺区扫描,完成精确寻星;当卫星天线所处载体运动时,主控单元会根据惯性导航模块的数据对卫星进行调整,减小三轴伺服系统的动态滞后误差,锁星更灵敏,卫星信号更稳定。
附图说明
图1是本发明实施例的系统框图。
图2是本发明实施例的示意图。
图3是本发明实施例中俯仰轴伺服系统的示意图。
图4是本发明实施例中俯仰轴伺服系统的另一个示意图。
图5是本发明实施例中俯仰带轮的示意图。
图6是本发明实施例中副反射盘处的示意图。
固定底盘1、主反射盘2、副反射盘3、惯性导航模块4、横架板5、左侧支架6、右侧支架7、俯仰带轮8、俯仰伺服电机9、俯仰角编码器10、过桥板11、GPS模块/北斗模块固定板12、配重平衡孔13、俯仰角限位槽14、直流电机15、镂空罩壳16、电机安装板17、红外传感器18。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例中,如图1所示,一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线:包括主反射盘2、副反射盘3及馈源,主反射盘配有三轴伺服系统及主控单元,所述主反射盘2、副反射盘3与馈源同轴心设置,所述主反射盘2与副反射盘3的其中一个可绕轴心旋转并配有缺区旋转机构,所述旋转的主反射盘或旋转的副反射盘上设置有偏心的信号缺区;还包括GPS模块/北斗模块和惯性导航模块4;所述GPS模块/北斗模块,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系的位置和坐标;所述惯性导航模块4,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,六个自由度为航向、俯仰、横滚、纵向、横向和升降,运动信息为角速度、姿态角度、加速度、速度、位置;所述三轴伺服系统包括方位轴伺服系统、俯仰轴伺服系统和极化轴伺服系统,并各自配有角度传感器,所述角度传感器用于实时获取天线坐标系中方位轴、俯仰轴和极化轴相对于载体坐标系的角度;所述主控单元,用于实时接收所述惯性导航模块与角度传感器所获取参数,进行实时矩阵转换,得到天线坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,与所述GPS模块/北斗模块所获取数据进行实时比较计算,得到所述三轴伺服系统的动作量,控制所述三轴伺服系统动作,完成初步寻星或锁星,然后控制缺区旋转机构进行缺区扫描,完成精确寻星或锁星。
本实施例在寻星时,分为初步寻星与精确寻星两步,利用惯性导航模块4辅助缺区扫描寻星,减少了对外界信号的依赖,而且提高了寻星速度。本实施例在卫星天线所处载体运动中寻星时,主控单元会根据惯性导航模块的数据对卫星进行调整,减小三轴伺服系统的动态滞后误差,锁星更灵敏,卫星信号更稳定。
实施例中,如图6所示:所述信号缺区偏心设置在副反射盘3的中心处,所述缺区旋转机构为直流电机15,所述副反射盘3配有红外传感器18用以旋转计数。副反射盘3的背部涂覆有如图6阴影所示的信号吸收层,副反射盘3每旋转一圈红外传感器18都会获得一个信号。
实施例中,如图2所示:所述惯性导航模块4固定在卫星天线的固定底盘1上。本实施例的导航模块4设置在卫星天线的罩壳内部,不容易出现故障,而且其与固定底盘1固定,能准确的获取卫星天线载体的运动信息。
实施例中,如图3、图4所示:所述俯仰轴伺服系统包括U型旋转架与过桥板11,所述过桥板11两端利用转轴安装在U型旋转架上端,所述主反射盘2安装在过桥板11上;所述U型旋转架的一个侧壁上设有俯仰带轮8、俯仰伺服电机9、俯仰角编码器10,所述俯仰带轮8、俯仰伺服电机9、俯仰角编码器10由同一条皮带传动,所述俯仰带轮8用于带动过桥板11旋转,所述俯仰角编码器10为俯仰轴角度传感器。本实施例的U型旋转架由横架板5、左侧支架6、右侧支架7三个钣金件拼装而成,轻便而且牢固。
实施例中,所述皮带为同步带。同步带能保证准确的传动比,以保证主反射盘2精确的俯仰角。
实施例中,如图3、图4、图5所示,所述俯仰带轮8为优弧弓形轮,所述优弧弓形轮的直边朝向所述主反射盘2,所述优弧弓形轮的轮体上对应直边设有若干配重平衡孔13。为保证较大的传动比和好的转动稳定性,俯仰带轮的尺寸一般来说越大越好,但受限于主反射盘2的位置,又不能做太大,因此本实施例采用弓形轮的结构解决上述问题,相应的,设置配重平衡孔13实现平衡。
实施例中,如图5所示,所述俯仰带轮上设有弧形的俯仰角限位槽。本实施例的左侧支架6上设置有伸入俯仰角限位槽的限位杆,用以将俯仰带轮俯仰角度限定在一定范围内。
实施例中,如图3、图4、图5所示,所述优弧弓形轮的直边附近设有固定孔,所述皮带与优弧弓形轮在固定孔处通过塑料扎带固定。本实施例结构,皮带与优弧弓形轮之间的相对位置更稳定,能彻底避免出现打滑现象。
实施例中,如图6所示,所述副反射盘3的罩壳为镂空罩壳16。由于主反射盘2与副反射盘3具有聚焦作用,卫星长时间工作,副反射盘3的罩壳发热后会产生轻微的变形,而一定主反射盘2与副反射盘3的相对位置发生变化,就会影响到其缺区扫描功能。而镂空罩壳16具有良好的散热性能,从而保证主反射盘2与副反射盘3一直处于同心位置,不发生偏移。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例,而并非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或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,包括主反射盘、副反射盘及馈源,主反射盘配有三轴伺服系统及主控单元,所述主反射盘、副反射盘与馈源同轴心设置,所述主反射盘与副反射盘的其中一个可绕轴心旋转并配有缺区旋转机构,所述旋转的主反射盘或旋转的副反射盘上设置有偏心的信号缺区,其特征在于:
还包括GPS模块/北斗模块和惯性导航模块;所述GPS模块/北斗模块,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系的位置和坐标;所述惯性导航模块,用于实时获取载体坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,六个自由度为航向、俯仰、横滚、纵向、横向和升降,运动信息为角速度、姿态角度、加速度、速度、位置;
所述三轴伺服系统包括方位轴伺服系统、俯仰轴伺服系统和极化轴伺服系统,并各自配有角度传感器,所述角度传感器用于实时获取天线坐标系中方位轴、俯仰轴和极化轴相对于载体坐标系的角度;
所述主控单元,用于实时接收所述惯性导航模块与角度传感器所获取参数,进行实时矩阵转换,得到天线坐标系相对于地理坐标系六个自由度的运动信息,与所述GPS模块/北斗模块所获取数据进行实时比较计算,得到所述三轴伺服系统的动作量,控制所述三轴伺服系统动作,完成初步寻星或锁星,然后控制缺区旋转机构进行缺区扫描,完成精确寻星或锁星。
2.根据权利要求1所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述信号缺区偏心设置在副反射盘的中心处,所述缺区旋转机构为直流电机,所述副反射盘配有红外传感器用以旋转计数。
3.根据权利要求1所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述惯性导航模块固定在卫星天线的固定底盘上。
4.根据权利要求1所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:
所述俯仰轴伺服系统包括U型旋转架与过桥板,所述过桥板两端利用转轴安装在U型旋转架上端,所述主反射盘安装在过桥板上;
所述U型旋转架的一个侧壁上设有俯仰带轮、俯仰伺服电机、俯仰角编码器,所述俯仰带轮、俯仰伺服电机、俯仰角编码器由同一条皮带传动,所述俯仰带轮用于带动过桥板旋转,所述俯仰角编码器为俯仰轴角度传感器。
5.根据权利要求4所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述皮带为同步带。
6.根据权利要求4所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述俯仰带轮为优弧弓形轮,所述优弧弓形轮的直边朝向所述主反射盘,所述优弧弓形轮的轮体上对应直边设有若干配重平衡孔。
7.根据权利要求6所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述俯仰带轮上设有弧形的俯仰角限位槽。
8.根据权利要求6所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述优弧弓形轮的直边附近设有固定孔,所述皮带与优弧弓形轮在固定孔处通过塑料扎带固定。
9.根据权利要求1所述的惯性导航辅助的带缺区双反射面的卫星天线,其特征在于:所述副反射盘的罩壳为镂空罩壳。
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