CN111308470A - 一种无人船载雷达设备的电子稳定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人船载雷达设备的电子稳定方法及系统，该系统中，姿态测量模块获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；系统控制台模块设置雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；伺服控制模块，根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向俯仰补偿角和方位补偿角；伺服驱动模块根据俯仰补偿角和方位补偿角驱动船载雷达设备方位俯仰执行机构，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。本发明基于姿态测量及坐标换算方法，对船体纵横摇及航向进行实时补偿，实现了船载雷达设备相对大地坐标系的电子稳态，保证了无人船载雷达的精确指向，并且省去了稳定平台机械结构，有助于雷达设备的小型化与模块化，节约了成本。

Description

一种无人船载雷达设备的电子稳定方法及系统
技术领域
本发明涉及舰载雷达自动控制领域，具体涉一种无人船载雷达设备的电子稳定方法及系统。
背景技术
在实际应用中，冰雪、惯性载荷、自重的静态载荷还有风载的动态载荷使得雷达受到影响，特别是在海洋中遨游的船舰上，风浪会是船舰上的雷达受到严重的影响，风浪的影响会产生沿着三个坐标轴的摇摆、倾斜和沿着三个坐标轴的周期性的振动，使得船舰雷达设备受到严重的干扰。目前多采用双轴机械稳定平台，消除载体运动对雷达的影响。但是工艺复杂、成本高、体积和重量大，并且动态响应滞后，稳定效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人船载雷达设备的电子稳定方法及系统。
实现本发明的技术解决方案为：一种无人船载雷达设备的电子稳定方法，包括如下步骤：
步骤1，获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
步骤2，获取雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
步骤3，根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向补偿角度，驱动船载雷达设备伺服执行机构，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
一种无人船载雷达设备的电子稳定系统，包括：
姿态测量模块，用于获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
系统控制台模块，用于设置雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
伺服控制模块，用于根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向俯仰补偿角和方位补偿角；
伺服驱动模块，包括方位电机驱动模块和俯仰电机驱动模块，用于根据俯仰补偿角和方位补偿角驱动船载雷达设备伺服执行机构；
船载雷达设备伺服执行机构，用于在伺服驱动模块的驱动下动作，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：基于姿态测量及坐标换算方法，对船体纵横摇及航向进行实时补偿，实现了船载雷达设备相对大地坐标系的电子稳态，保证了无人船载雷达的精确指向，并且省去了稳定平台机械结构，有助于雷达设备的小型化与模块化，节约了成本。
附图说明
图1是本发明无人船载雷达设备的电子稳定系统的结构框图。
图2是本发明无人船载雷达设备的电子稳定系统纵横摇补偿流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步说明。
如图1-2所示，无人船载雷达设备的电子稳定方法，包括如下步骤：
步骤1，获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
步骤2，获取雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
步骤3，根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向补偿角度，驱动船载雷达设备伺服执行机构，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
作为一种具体实施方式，步骤3中，雷达指向补偿角度包括俯仰补偿角和方位补偿角，具体计算方法为：
Figure RE-GDA0002480920450000021
Figure RE-GDA0002480920450000022
Figure RE-GDA0002480920450000023
式中，H为船体航向角，R为船体横遥角，P为船体纵摇角，E为船载雷达目标俯仰角，A为雷达目标方位角，E’为雷达俯仰补偿角，A’为雷达方位补偿角。
本发明基于坐标变换原理，首先将目标位置信息(系统控制台模块下发的目标方位、俯仰设定角度)转换为以雷达设备为原点的大地直角坐标信息，再根据姿态测量模块测量的船体姿态信息进行换算与补偿，得到以雷达设备为原点的甲板直角坐标系下的姿态位置信息，最后再换算为以雷达设备为原点的甲板极坐标系下姿态信息(相对于船载雷达设备的目标实际的方位、俯仰角度)。通过坐标换算对纵横摇进行补偿，省去稳定平台机械结构，有助于雷达设备的小型化与模块化，节约了成本。
本发明还提出一种无人船载雷达设备的电子稳定系统，包括：
姿态测量模块，用于获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
系统控制台模块，用于设置雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
伺服控制模块，用于根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向俯仰补偿角和方位补偿角；
伺服驱动模块，包括方位电机驱动模块和俯仰电机驱动模块，用于根据俯仰补偿角和方位补偿角驱动船载雷达设备伺服执行机构；
船载雷达设备伺服执行机构，用于在伺服驱动模块的驱动下动作，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
作为一种具体实施方式，所述伺服控制模块通过422串口与姿态测量模块连接。
作为一种具体实施方式，所述伺服控制模块通过以太网与系统控制台模块连接。
作为一种具体实施方式，所述伺服控制模块通过CAN总线与伺服驱动模块连接。
作为一种具体实施方式，所述船载雷达设备伺服执行机构为二维转台。

Claims (7)

1.无人船载雷达设备的电子稳定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
步骤2，获取雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
步骤3，根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向补偿角度，驱动船载雷达设备伺服执行机构，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
2.根据权利要求1所述的无人船载雷达设备的电子稳定方法，其特征在于，步骤3中，雷达指向补偿角度包括俯仰补偿角和方位补偿角，具体计算方法为：
Figure FDA0002277882900000011
Figure FDA0002277882900000012
Figure FDA0002277882900000013
式中，H为船体航向角，R为船体横遥角，P为船体纵摇角，E为船载雷达目标俯仰角，A为雷达目标方位角，E’为雷达俯仰补偿角，A’为雷达方位补偿角。
3.无人船载雷达设备的电子稳定系统，其特征在于，包括：
姿态测量模块，用于获取船体姿态信息，包括航向角、纵摇角以及横遥角；
系统控制台模块，用于设置雷达设备目标指向，包括方位角、俯仰角；
伺服控制模块，用于根据船体姿态信息和雷达设备目标指向，计算雷达指向俯仰补偿角和方位补偿角；
伺服驱动模块，包括方位电机驱动模块和俯仰电机驱动模块，用于根据俯仰补偿角和方位补偿角驱动船载雷达设备伺服执行机构；
船载雷达设备伺服执行机构，用于在伺服驱动模块的驱动下动作，使得雷达对于大地坐标的实际方位值和俯仰值达到目标指向。
4.根据权利要求3所述的无人船载雷达设备的电子稳定系统，其特征在于，所述伺服控制模块通过422串口与姿态测量模块连接。
5.根据权利要求3所述的无人船载雷达设备的电子稳定系统，其特征在于，所述伺服控制模块通过以太网与系统控制台模块连接。
6.根据权利要求3所述的无人船载雷达设备的电子稳定系统，其特征在于，所述伺服控制模块通过CAN总线与伺服驱动模块连接。
7.根据权利要求3所述的无人船载雷达设备的电子稳定系统，其特征在于，所述船载雷达设备伺服执行机构为二维转台。
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