CN113232876B - 一种用于sar成像雷达的机载稳定平台系统 - Google Patents

一种用于sar成像雷达的机载稳定平台系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，包括：稳定平台装置、惯导装置、配平装置、天线支架、天线保护装置、第一转接板、第二转接板，稳定平台装置安装在载机仓板的上端面，第一转接板安装在稳定平台装置的上端，惯导装置、配平装置安装在第一转接板的上端面，配平装置穿过惯导装置；第二转接板安装在载机仓板的下端面，天线支架安装在第二转接板的下端面，天线保护装置安装在载机仓板的下方，并罩在天线的外面。本发明结构简单、可靠性高，从机械角度补偿飞机飞行时引入的运动误差，有效提高了稳定平台装置的精度。

Description

一种用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统
技术领域
本发明涉及机载雷达技术领域，具体地，涉及一种用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统。
背景技术
飞机在飞行过程中由于机械振动大、飞行方向的多变性会造成观测设备的视场不稳定，为了避免这些影响，可将观测设备安装于机载稳定平台上，使得观测设备在惯性空间内保持稳定姿态，能够更好地完成观测任务。
高分辨率机载SAR系统要求载机匀速直线飞行，飞行轨迹偏离和飞机振动都会引入运动误差。运动误差的大小对机载SAR实时成像的效果影响不同，轻则造成图像的信噪比下降、分辨率降低，重则造成图像聚焦无法使用。
目前惯性稳定平台技术在国内外得到广泛重视，已获得初步发展，广泛应用于航空遥感领域。公开号为CN102278989A的中国发明专利公开了一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，提供了一种具有自动、本地调平和手动三种工作模式，电和机械两种锁紧功能，可在与Pos组合和无Pos自主两种模式下工作的稳定平台；稳定平台系统主要包括三框架系统、驱动系统、惯性测量系统、控制系统、电源接口、信号接口、指示仪等；主要采用电机驱动，通过齿轮和带传动。但是，此装置结构复杂，传动效率低，降低了其可靠性、精度和承载比。国外有两款成熟的稳定平台，分别为德国Somag公司的GSM4000和瑞士Leica公司的PAV30。然而，由于商品化因素的影响，这两款设备存在自身体积小、精度较低、负载能力差的缺点；该产品适用于航空摄影测量，而对于高分辨率SAR雷达测量不具备良好的适应性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统。
本发明提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，包括：稳定平台装置、惯导装置、配平装置、天线支架、天线保护装置、第一转接板、第二转接板，所述稳定平台装置安装在载机仓板的上端面，所述第一转接板与所述稳定平台装置的上端面连接，所述惯导装置、所述配平装置与所述第一转接板的上端面连接，所述配平装置穿过所述惯导装置；所述第二转接板安装在载机仓板的下端面，所述第二转接板位于所述稳定平台装置的正下方；所述天线支架与所述第二转接板的下端面连接，所述天线保护装置安装在载机仓板的下方，并罩在天线的外面；所述惯导装置与所述稳定平台装置通过信号连接。
进一步地，所述稳定平台装置包括底座、主体、悬挂环、外壳，所述主体设置在所述底座上，所述悬挂环设置在所述主体的中心，所述悬挂环的上端凸出所述主体，所述外壳设置在所述主体的外部；所述底座与载机仓板连接。
进一步地，所述底座包括底座液压泵、底座液压缸、液压蓄油池、液压管道、弹簧，所述底座液压泵、所述底座液压缸、所述弹簧成组设置在所述底座的四个角上，所述底座液压泵分别与所述底座液压缸连接，所述液压蓄油池通过所述液压管道分别与所述底座液压缸连接；所述底座液压缸的活塞与所述主体连接，所述弹簧的上端连接所述主体。
进一步地，所述主体包括万向节、光栅测量仪、主体液压泵、主体液压缸、电子水平仪、驱动控制器、直齿轮，所述万向节分别与所述底座液压缸的活塞连接；所述主体液压泵与所述主体液压缸连接，所述主体液压缸的活塞连接所述直齿轮；所述光栅测量仪安装在所述主体的侧面，所述电子水平仪安装在所述主体的顶面下侧，所述驱动控制器安装在所述主体的内部；所述惯导装置、所述光栅测量仪与所述驱动控制器信号连接。
进一步地，所述悬挂环包括主轴、齿轮盘、光栅环、负载转接环；所述主轴通过轴承安装在所述主体的径向中心，所述齿轮盘和所述光栅环连接在所述主轴上，所述负载转接环固定在所述主轴的端面上；所述齿轮盘与所述直齿轮啮合；所述第一转接板与所述负载转接环连接。
进一步地，所述惯导装置包括陀螺仪传感器、倾角传感器。
进一步地，所述配平装置包括配重块和配重支架，所述配重支架与所述第一转接板连接，所述配重块设置在所述配重支架上。
进一步地，所述配重块上设有安装孔，所述配重块的位置与数量可调。
进一步地，所述天线保护装置包括天线罩和天线罩支架，所述天线罩支架与载机仓板连接，所述天线罩罩住天线。
优选地，所述天线罩的透波率大于90％。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，采用液压驱动，整体结构简单，可靠性高；同时具有较好的通用性，降低了研发成本。
2、本发明提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，通过配平装置调整系统质心，将系统整体调整到了稳定转动平面中心，减小了稳定平台的驱动力矩，提高了稳定平台装置的精度。
3、本发明提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，天线保护装置消除了风阻对稳定平台的影响，天线罩罩住天线，可以保护天线和减小风阻对稳定平台的影响。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统的主视图；
图2为本发明实施例提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统的稳定平台装置示意图；
图3为本发明实施例提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统的稳定平台装置内部结构示意图；
图4为本发明实施例提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统的配重原理示意图；
图5为本发明实施例提供的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统的第一配重块安装接口示意图。
图中：
1-稳定平台装置；
11-底座；
111-底座液压泵；112-底座液压缸；113-弹簧；114-液压蓄油池；115-底板；
12-主体；
121-主体液压泵；122-主体液压缸；123-驱动控制器；124-直齿轮；125-光栅测量仪；126-电子水平仪；
13-悬挂环；
131-主轴；132-光栅环；133-齿轮盘；134-负载转接环；135-悬挂环弹簧；
14-外壳；
2-惯导装置；
3-配平装置；
31-配重块；32-配重支架；
4-天线；
5-天线支架；
6-天线保护装置；
61-天线罩；62-天线罩支架；
7-第一转接板；
8-机舱；
9-载机仓板；
10-第二转接板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，包括：稳定平台装置1、惯导装置2、配平装置3、天线支架5、天线保护装置6、第一转接板7、第二转接板10。稳定平台装置1安装在载机仓板9上，载机仓板9安装在机舱8内；第一转接板7安装在稳定平台装置1的上端面，惯导装置2和配平装置3安装在第一转接板7的上端面，配平装置3穿过惯导装置2。第二转接板10安装在载机仓板9的下端面，天线支架5安装在第二转接板10的下端面，天线4安装在天线支架5上，天线保护装置6安装在载机仓板9的下方，并罩住天线4。
如图2和图3所示，稳定平台装置1包括底座11、主体12、悬挂环13、外壳14。
底座11包括底座液压泵111、底座液压缸112、弹簧113、液压蓄油池114、底板115和液压管道，底座液压泵111、底座液压缸112、弹簧113的数量均为四个，液压蓄油池114的数量为二个。底座液压泵111、底座液压缸112、弹簧113成组设置在底板115的四个角上，底座液压缸112的活塞与主体12连接，液压蓄油池114通过液压管道分别向底座液压缸112供油。每一组内的底座液压缸112通过底座液压泵111调整压强，进而控制底座液压缸112的活塞往复运动，以调整主体12的横滚角和俯仰角。弹簧113的上端与主体12连接，起到辅助支撑的作用，弹簧113可根据负载大小更换为相应的规格。底板115与载机仓板9连接，使稳定平台装置1安装在载机仓板9上。
主体12包括主体液压泵121、主体液压缸122、驱动控制器123、直齿轮124、光栅测量仪125、电子水平仪126和万向节。底座液压缸112的活塞通过万向节与主体12连接。主体液压泵121控制主体液压缸122，主体液压缸122的活塞连接直齿轮124，通过主体液压泵121驱动主体液压缸122，控制直齿轮124往复运动，从而带动悬挂环13转动。
悬挂环13包括主轴131、光栅环132、齿轮盘133、负载转接环134、悬挂环弹簧135和导向柱。主轴131通过轴承安装在主体12的径向中心处，光栅环132和齿轮盘133安装在主轴131上，负载转接环134通过悬挂环弹簧135和导向柱固定在主轴13l的上端面上，悬挂环弹簧135可以根据天线4的负重进行更换。齿轮盘133与直齿轮124啮合，实现齿轮盘133的传动。光栅测量仪125读取光栅环132的刻度，以测得悬挂环13的转动角度，然后反馈给驱动控制器123形成闭环伺服控制。
如图1和图2所示，外壳14安装在主体12的外部，对主体12的部件起到保护作用。第一转接板7与负载转接环134连接。
惯导装置2通过第一转接板7安装在悬挂环13的中心位置，惯导装置2包括2个陀螺仪传感器和1个倾角传感器，实时监控飞机飞行的俯仰角、横滚角和偏航角。惯导装置2监测出俯仰角、横滚角和偏航角后反馈给驱动控制器123，稳定平台装置1根据偏移角度调整控制底座液压泵111来调整天线4的阵面角度。
配平装置3包括配重块31和配重支架32，配重块31由若干个质量不等的不锈钢块组成，由于天线4的质心不位于几何中心，如图5所示，选择在配重块31的第一块上设置若干个安装孔，以配合配重支架32调节安装位置，调整稳定平台系统整体重心位于稳定平台装置1的轴心上。电子水平仪126检测在安装配重块31后，稳定平台系统是否水平。若整个系统不水平，可以调整配重块31的安装位置，调整系统至水平状态。
如图4所示，配重块31和配重支架32用于稳定平台装置1的配重，使稳定平台系统的整体质心靠近稳定平台装置1的转动调整平面的中心处，以减小稳定平台的驱动力矩，配重块31的质量表达式为：
Figure BDA0003071999850000051
式中，M2表示配重块31所需的质量，M1为天线4的质量，M3为天线支架5的质量，M4为配重支架32的质量，L1为天线4的质心S1到稳定平台装置1转动平面的距离，L2为配重块31的质心S2到稳定平台装置1转动平面的距离，L3为天线支架5的质心S3到稳定平台装置1转动平面的距离，L4为配重支架32的质心S4到稳定平台装置1转动平面的距离。
天线保护装置6包括天线罩61和天线罩支架62，天线罩支架62安装在载机仓板9的下方，天线罩61安装在天线罩支架62的下方，并罩住天线4。天线罩61的材料优选透明的有机玻璃材料，以使其具有良好的透波性能，同时起到保护天线4和减小天线4的风阻晃动的作用。
本发明的SAR成像雷达机载稳定平台系统可从机械角度补偿降低飞机飞行时引入的运动误差，降低运动误差对SAR雷达成像的影响。该机载稳定平台系统可靠性和稳定性高，具有一定的通用性，适用于其他类型的机载雷达。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，包括：稳定平台装置、惯导装置、配平装置、天线支架、天线保护装置、第一转接板、第二转接板，所述稳定平台装置安装在载机仓板的上端面，所述第一转接板与所述稳定平台装置的上端面连接，所述惯导装置、所述配平装置与所述第一转接板的上端面连接，所述配平装置穿过所述惯导装置；所述第二转接板安装在载机仓板的下端面，所述第二转接板位于所述稳定平台装置的正下方；所述天线支架与所述第二转接板的下端面连接，所述天线保护装置安装在载机仓板的下方，并罩在天线的外面；所述惯导装置与所述稳定平台装置通过信号连接；
所述稳定平台装置包括底座、主体、悬挂环、外壳，所述主体设置在所述底座上，所述悬挂环设置在所述主体的中心，所述悬挂环的上端凸出所述主体，所述外壳设置在所述主体的外部；所述底座与载机仓板连接；
所述底座包括底座液压泵、底座液压缸、液压蓄油池、液压管道、弹簧，所述底座液压泵、所述底座液压缸、所述弹簧成组设置在所述底座的四个角上，所述底座液压泵分别与所述底座液压缸连接，所述液压蓄油池通过所述液压管道分别与所述底座液压缸连接；所述底座液压缸的活塞与所述主体连接，所述弹簧的上端连接所述主体；
所述主体包括万向节、光栅测量仪、主体液压泵、主体液压缸、电子水平仪、驱动控制器、直齿轮，所述万向节分别与所述底座液压缸的活塞连接；所述主体液压泵与所述主体液压缸连接，所述主体液压缸的活塞连接所述直齿轮；所述光栅测量仪安装在所述主体的侧面，所述电子水平仪安装在所述主体的顶面下侧，所述驱动控制器安装在所述主体的内部；所述惯导装置、所述光栅测量仪与所述驱动控制器信号连接；
所述悬挂环包括主轴、齿轮盘、光栅环、负载转接环；所述主轴通过轴承安装在所述主体的径向中心，所述齿轮盘和所述光栅环连接在所述主轴上，所述负载转接环固定在所述主轴的端面上；所述齿轮盘与所述直齿轮啮合；所述第一转接板与所述负载转接环连接。
2.根据权利要求1所述的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，所述惯导装置包括陀螺仪传感器、倾角传感器。
3.根据权利要求1所述的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，所述配平装置包括配重块和配重支架，所述配重支架与所述第一转接板连接，所述配重块设置在所述配重支架上。
4.根据权利要求3所述的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，所述配重块上设有安装孔，所述配重块的位置与数量可调。
5.根据权利要求1所述的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，所述天线保护装置包括天线罩和天线罩支架，所述天线罩支架与载机仓板连接，所述天线罩罩住天线。
6.根据权利要求5所述的用于SAR成像雷达的机载稳定平台系统，其特征在于，所述天线罩的透波率大于90％。
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