CN109540171B - 一种便携式自主定位定向伺服系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式自主定位定向伺服系统，主要包括调平机构、显控组件、信息处理电路板、定位模块、寻北模块、伺服控制电路板、方位调整模块、俯仰调整模块和燕尾连接结构。调平机构提供水平基准。显控组件生成定位指令、寻北指令I和伺服控制指令I。信息处理电路板生成定位模式指令、寻北指令II和伺服控制指令II。定位模块利用卫星获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置信息。寻北模块获取北向方位数据。伺服控制电路板向方位调整模块发送方位转动指令信号。伺服控制电路板向俯仰调整模块发送俯仰转动指令信号。本发明将定位、寻北以及伺服系统进行集成，实现一个设备具备定位定向及测角功能。

Description

一种便携式自主定位定向伺服系统
技术领域
本发明涉及车下侦察领域，具体是一种便携式自主定位定向伺服系统。
背景技术
目前车下侦察系统主要用于车下侦察、测地等领域，车下侦察系统一般包含了伺服、定位、定向、观测等设备，各设备相互独立、自成系统，使用时现场安装架设，完成侦察、测地任务。各设备相互独立的使用方式暴露出操作复杂、体积大、重量重等缺点，在一些对携行重量和反应时间要求高的场合不适用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种便携式自主定位定向伺服系统，主要包括调平机构、显控组件、信息处理电路板、定位模块、寻北模块、伺服控制电路板、方位调整模块、俯仰调整模块和燕尾连接结构。
所述调平机构为方位调整模块、俯仰调整模块、定位模块、寻北模块、伺服控制电路板、信息处理电路板和燕尾连接结构提供水平基准。
所述显控组件生成定位指令和寻北指令I，并发送给信息处理电路板。
所述显控组件生成伺服控制指令I，并发送给信息处理电路板。
所述显控组件主要包括显示器和键盘。
所述显示器显示显示当前地理位置信息。
所述显示器和键盘与信息处理电路板连接。
定位指令和寻北指令通过键盘输入到信息处理电路板中。
所述信息处理电路板接收并处理定位指令、寻北指令I和伺服控制指令I，从而生成定位模式指令、寻北指令II和伺服控制指令II。
所述信息处理电路板将定位模式指令发送给定位模块。
所述信息处理电路板将寻北指令II发送给寻北模块。
所述信息处理电路板向伺服控制电路板发送伺服控制指令II。
所述信息处理电路板将当前地理位置信息发送给显示器。
所述信息处理电路板将北向方位数据发送给显示器。
所述伺服控制指令II包括方位转动指令和俯仰转动指令。
所述定位模块利用卫星获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置信息，并将当前位置信息发送给信息处理电路板。
所述定位模块主要包括定位电路板和定位天线。
所述定位天线接收GPS卫星信号，并传送给定位电路板。
所述定位电路板对GPS卫星信号进行处理，从而获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置。
所述寻北模块获取北向方位数据，并发送给信息处理电路板。
所述寻北模块主要包括陀螺和寻北电路板。
所述陀螺获取地球自传角速度，并发送给寻北电路板。
所述寻北电路板处理北向方位数据，将北向方位数据发送给信息处理电路板。
所述伺服控制电路板向方位调整模块发送方位转动指令信号。
所述伺服控制电路板向俯仰调整模块发送俯仰转动指令信号。
所述方位调整模块主要包括方位电机驱动器和方位机构。
所述方位电机驱动器根据方位转动指令信号驱动方位机构在水平方向转动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统水平转动。
所述方位机构主要包括方位轴承、方位电机和方位编码器。
所述方位电机驱动器驱动方位电机在水平方向转动。
方位轴承连接方位电机的轴，从而带动便携式自主定位定向伺服系统在水平方向转动，转动角度范围为[0o，360o]。
方位编码器测量方位机构的水平转角。
所述俯仰调整模块主要包括俯仰电机驱动器和俯仰机构。
所述俯仰电机驱动器根据俯仰转动指令信号驱动俯仰机构俯仰运动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统俯仰运动。
所述俯仰机构主要包括俯仰电机、蜗杆、蜗轮、俯仰轴承和俯仰编码器。
所述俯仰电机驱动器 驱动俯仰电机在俯仰方向转动。
所述俯仰电机连接蜗杆。
所述蜗轮套接俯仰轴承的一端。
所述蜗轮和蜗杆啮合传动，降低俯仰电机的传动速度，并带动俯仰轴承转动。
所述俯仰轴承带动便携式自主定位定向伺服系统在俯仰方向转动，转动角度范围为[-21o，21o]。
俯仰编码器测量俯仰机构的俯仰转角。
所述燕尾连接结构固定便携式自主定位定向伺服系统。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。本专利采用寻北与伺服共用一个转位机构的方式，将定位、寻北以及伺服系统进行集成，实现一个设备具备定位定向及测角功能，在携行重量、体积以及操作使用上有较大改进。
附图说明
图1为自主定位定向伺服系统流程图；
图2为自主定位定向伺服系统组成图I；
图3为自主定位定向伺服系统组成图II；
图4为自主定位定向伺服系统俯仰机构示意图；
图5为自主定位定向伺服系统显控组件示意图；
图6为自主定位定向伺服系统定位模块示意图；
图7为自主定位定向伺服系统信息处理电路板示意图；
图中：调平机构1、显控组件2、信息处理电路板3、定位模块4、寻北模块5、伺服控制电路板6、方位调整模块7、俯仰调整模块8、燕尾连接结构9、显示器22、键盘21、定位电路板41、定位天线42、陀螺51、寻北电路板52、方位电机驱动器71、方位轴承721、方位电机722、方位编码器723、俯仰电机驱动器81、俯仰机构82、俯仰电机821、蜗杆822、蜗轮823、俯仰轴承824和俯仰编码器825。
实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例
参见图1至图7，一种便携式自主定位定向伺服系统，主要包括调平机构1、显控组件2、信息处理电路板3、定位模块4、寻北模块5、伺服控制电路板6、方位调整模块7、俯仰调整模块8和燕尾连接结构9。
所述调平机构1为方位调整模块7、俯仰调整模块8、定位模块4、寻北模块5、伺服控制电路板6、信息处理电路板3和燕尾连接结构9提供水平基准。
所述显控组件2生成定位指令和寻北指令I，并发送给信息处理电路板3。
所述显控组件2生成伺服控制指令I，并发送给信息处理电路板3。
所述显控组件2主要包括显示器22和键盘21。
所述显示器显示当前地理位置信息。
所述显示器22和键盘21与信息处理电路板3连接。
定位指令和寻北指令通过键盘21输入到信息处理电路板3中。
所述信息处理电路板3接收并处理定位指令、寻北指令I和伺服控制指令I，从而生成定位模式指令、寻北指令II和伺服控制指令II。
所述信息处理电路板3将定位模式指令发送给定位模块4。
所述信息处理电路板3将寻北指令II发送给寻北模块5。
所述信息处理电路板3向伺服控制电路板6发送伺服控制指令II。
所述信息处理电路板3将当前地理位置信息发送给显示器22。
所述信息处理电路板3将北向方位数据发送给显示器22。
所述伺服控制指令II包括方位转动指令和俯仰转动指令。
所述定位模块4利用卫星获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置信息，并将当前位置信息发送给信息处理电路板3。
所述定位模块4主要包括定位电路板41和定位天线42。
所述定位天线42接收GPS卫星信号，并传送给定位电路板41。
所述定位电路板41对GPS卫星信号进行处理，从而获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置。
所述寻北模块5获取北向方位数据，并发送给信息处理电路板3。
所述寻北模块5主要包括陀螺51和寻北电路板52。
所述陀螺51获取北向方位数据，并发送给寻北电路板52。
陀螺51是一款由高精度双轴动力调谐陀螺，应用于雷达，天线，军用车辆等领域。陀螺51通过测量地球自转角速度，自主确定所附载体的真北方向值，不受外界磁场或其他环境的干扰和影响。另外，它也可以结合加速度进行水平角度的测量和修正。
所述寻北电路板52处理北向方位数据，将北向方位数据发送给信息处理电路板3。
所述伺服控制电路板6向方位调整模块7发送方位转动指令信号。
所述伺服控制电路板6向俯仰调整模块8发送俯仰转动指令信号。
所述方位调整模块7主要包括方位电机驱动器71和方位机构。
所述方位电机驱动器71根据方位转动指令信号驱动方位机构在水平方向转动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统水平转动。
所述方位机构主要包括方位轴承721、方位电机722和方位编码器723。
所述方位电机驱动器71驱动方位电机722在水平方向转动。
方位轴承721和方位电机722的轴过盈配合，从而带动便携式自主定位定向伺服系统在水平方向转动，转动角度范围为[0o，360o]。
方位编码器723测量方位机构的水平转角。
所述俯仰调整模块8主要包括俯仰电机驱动器81和俯仰机构82。
所述俯仰电机驱动器81根据俯仰转动指令信号驱动俯仰机构82俯仰运动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统俯仰运动。
所述俯仰机构82主要包括俯仰电机821、蜗杆822、蜗轮823、俯仰轴承824和俯仰编码器825。
所述俯仰电机驱动器 81驱动俯仰电机821在俯仰方向转动。
所述俯仰电机821连接蜗杆822。
所述蜗轮823套接俯仰轴承824的一端。
所述蜗轮823和蜗杆822啮合传动，降低俯仰电机821的传动速度，并带动俯仰轴承824转动。
所述俯仰轴承824带动便携式自主定位定向伺服系统在俯仰方向转动，转动角度范围为[-21o，21o]。
俯仰编码器825测量俯仰机构82的俯仰转角。
所述燕尾连接结构9用于安装光电观测设备。
进一步，伺服电机编码器是安装在伺服电机上用来测量磁极位置和伺服电机转角及转速的一种传感器。
实施例
一种便携式自主定位定向伺服系统进行自主定位和定向：
操作者通过显控组件2的键盘21输入定位指令，并发送给信息处理电路板3。
信息处理电路板3接收并处理定位指令，从而生成定位模式指令，从而驱动定位模块4的定位天线42接收GPS卫星信号，并发送给定位电路板41。
定位电路板41接收并处理GPS卫星信号，从而得到便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置数据，并发送给信息处理电路板3。
信息处理电路板3将便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置数据发送给显控组件。
方位调整模块7的方位编码器723测量当前方位机构的水平角度，并发送给伺服控制电路板6。
俯仰调整模块8的俯仰编码器825测量当前俯仰机构82的俯仰角度，并发送给伺服控制电路板6。
伺服控制电路板6通过信息处理电路板3将水平角度数据和俯仰角度数据发送给显控组件2。
操作者通过显控组件2的键盘21输入寻北指令，并发送给信息处理电路板3。
信息处理电路板3接收并处理寻北指令，从而生成寻北信号，并发送给寻北模块5。
寻北模块5的寻北电路板52接收并处理寻北信号，从而控制陀螺51进行寻北，并获取北向方位数据。
寻北模块5将北向方位数据发送给信息处理电路板3。
信息处理电路板3将北向方位数据发送给显示器22。
信息处理电路板3接收并处理北向方位数据，从而生成方位转动指令信号和俯仰转动指令信号，并发送给伺服控制电路板6。
伺服控制电路板6接收并处理方位转动指令信号，从而生成方位驱动信号，并发送给方位调整模块7的方位电机驱动器71。
伺服控制电路板6接收并处理俯仰转动指令信号，从而生成俯仰驱动信号，并发送给俯仰调整模块8的俯仰电机驱动器81。
方位电机驱动器71接收到方位驱动信号后，驱动方位电机722水平转动，从而带动整个便携式自主定位定向伺服系统水平转动，直至便携式自主定位定向伺服系统面对北向。方位编码器723测量此时方位机构的水平转角，并发送给伺服控制电路板6。
俯仰电机驱动器81接收到俯仰驱动信号后，驱动俯仰电机821俯仰转动，从而带动整个便携式自主定位定向伺服系统俯仰转动，直至便携式自主定位定向伺服系统面对北向。俯仰编码器825测量此时俯仰机构82的俯仰转角，并发送给伺服控制电路板6。
伺服控制电路板6通过信息处理电路板3将北向定位后的俯仰角度数据和方位角度数据发送给显控组件2，从而完成便携式自主定位定向伺服系统自主定位和定向。
操作者利用完成自主定位和定向的便携式自主定位定向伺服系统实施侦察和测地任务。

Claims (3)

1.一种便携式自主定位定向伺服系统，其特征在于：主要包括调平机构（1）、显控组件（2）、信息处理电路板（3）、定位模块（4）、寻北模块（5）、伺服控制电路板（6）、方位调整模块（7）、俯仰调整模块（8）和燕尾连接结构（9）；
所述调平机构（1）为方位调整模块（7）、俯仰调整模块（8）、定位模块（4）、寻北模块（5）、伺服控制电路板（6）、信息处理电路板（3）和燕尾连接结构（9）提供水平基准；
所述显控组件（2）生成定位指令和寻北指令I，并发送给信息处理电路板（3）；
所述显控组件（2）生成伺服控制指令I，并发送给信息处理电路板（3）；
所述信息处理电路板（3）接收并处理定位指令、寻北指令I和伺服控制指令I，从而生成定位模式指令、寻北指令II和伺服控制指令II；
所述信息处理电路板（3）将定位模式指令发送给定位模块（4）；
所述信息处理电路板（3）将寻北指令II发送给寻北模块（5）；
所述信息处理电路板（3）向伺服控制电路板（6）发送伺服控制指令II；
所述信息处理电路板（3）将当前地理位置信息发送给显示器（22）；
所述信息处理电路板（3）将北向方位数据发送给显示器（22）；
所述伺服控制指令II包括方位转动指令和俯仰转动指令；
所述定位模块（4）利用卫星获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置信息，并将当前位置信息发送给信息处理电路板（3）；
所述寻北模块（5）获取北向方位数据，并发送给信息处理电路板（3）；
所述寻北模块（5）主要包括陀螺（51）和寻北电路板（52）；
所述陀螺（51）获取地球自传角速度，并发送给寻北电路板（52）；
所述寻北电路板（52）处理计算北向方位数据，将北向方位数据发送给信息处理电路板（3）；
所述伺服控制电路板（6）向方位调整模块（7）发送方位转动指令信号；
所述伺服控制电路板（6）向俯仰调整模块（8）发送俯仰转动指令信号；
所述方位调整模块（7）主要包括方位电机驱动器（71）和方位机构；
所述方位电机驱动器（71）根据方位转动指令信号驱动方位机构在水平方向转动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统水平转动；
所述俯仰调整模块（8）主要包括俯仰电机驱动器（81）和俯仰机构（82）；
所述俯仰电机驱动器（81）根据俯仰转动指令信号驱动俯仰机构（82）俯仰运动，从而带动便携式自主定位定向伺服系统俯仰运动；
所述燕尾连接结构（9）用于安装光电观测设备；
所述方位机构主要包括方位轴承（721）、方位电机（722）和方位编码器（723）；
所述方位电机驱动器（71）驱动方位电机（722）在水平方向转动；
方位轴承（721）连接方位电机（722）的轴，从而带动便携式自主定位定向伺服系统在水平方向转动，转动角度范围为[0o，360o]；
方位编码器（723）测量方位机构的水平转角；
所述俯仰机构（82）主要包括俯仰电机（821）、蜗杆（822）、蜗轮（823）、俯仰轴承（824）和俯仰编码器（825）；
所述俯仰电机驱动器 （81）驱动俯仰电机（821）在俯仰方向转动；
所述俯仰电机（821）连接蜗杆（822）；
所述蜗轮（823）套接俯仰轴承（824）的一端；
所述蜗轮（823）和蜗杆（822）啮合传动，降低俯仰电机（821）的传动速度，并带动俯仰轴承（824）转动；
所述俯仰轴承（824）带动便携式自主定位定向伺服系统在俯仰方向转动，转动角度范围为[-21o，21o]；
俯仰编码器（825）测量俯仰机构（82）的俯仰转角。
2.根据权利要求1所述的一种便携式自主定位定向伺服系统，其特征在于：所述显控组件（2）主要包括显示器（22）和键盘（21）；
所述显示器（22）显示当前地理位置信息；
所述显示器（22）和键盘（21）连接到信息处理电路板（3）；
寻北指令通过键盘（21）输入到信息处理电路板（3）中。
3. 根据权利要求1所述的一种便携式自主定位定向伺服系统，其特征在于，所述定位模块（4）主要包括定位电路板 （41）和定位天线（42）；
所述定位天线（42）接收GPS卫星信号，并传送给定位电路板 （41）；
所述定位电路板（41）对GPS卫星信号进行处理，从而获取便携式自主定位定向伺服系统的当前地理位置位置。
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