CN202004153U - 基于速率陀螺的天线定向控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于速率陀螺的天线定向控制系统，其特征在于，包括主控系统、传感器、跟踪接收机、驱动系统、天线座单元、旋变模块以及速率陀螺；所述的传感器、跟踪接收机、驱动系统、旋变模块和速率陀螺均与所述的主控系统连接；所述的天线座单元与所述的驱动系统连接，所述的天线座单元连接所述的旋变模块和速率陀螺。所述的旋变模块为旋转变压器，功能是输出当前天线所在位置的角度值并送给主控系统。所述的主控系统为工业控制计算机。所述的传感器为可以提供天线载体姿态信息的设备，包括GPS接收机和惯性导航装置。所述的驱动系统包括方位直流电机、俯仰直流电机和极化直流电机。本系统使用惯导指向结合单脉冲跟踪的方式对卫星信标进行定向跟踪，具有优越的驱动性能、快速的系统响应能力、可靠的稳定性能和很高的跟踪精度。

Description

基于速率陀螺的天线定向控制系统

技术领域

本实用新型属于电子与通信技术领域，涉及一种基于速率陀螺的天线定向控制系统。

背景技术

现有的“静中通”卫星通信系统就是将卫星通信站天线及全部设备装上汽车，当汽车到达目的地停止下来后，迅速将天线对准卫星，卫星通信系统立即开展工作的卫星通信系统。该系统一般可在车停止后几分钟到10多分钟时间内，开通卫星通信(包括图像在内的多媒体通信)系统。

在地面上固定的卫星天线接收系统，只需要调整天线的方位角和俯仰角，使天线对准卫星，就可以方便的接受卫星信号。可是在运动的汽车、轮船上，由于道路的颠簸、拐弯，汽车、轮船的位置和方向不断发生变化，架设在这些载体上的天线就不能准确的对准到卫星，无法接收卫星信号。为了解决“运动中稳定通信”的问题，“动中通”技术孕育而生。

“动中通”的关键技术是快速、稳定、可靠的伺服控制系统，其核心思想是要构造一个稳定平台，使运动载体上的天线能够不受外界扰动影响，始终保持天线的空间指向不变。

目前国内在车载“动中通”卫星通信系统研制较早的单位，有中国电子科技集团公司39所、54所、航天科工集团重庆航天新世纪公司，航天科工集团第13研究所和航天科技集团航天恒星空间技术应用有限公司等单位。它们研发的产品主要技术特点是采用单脉冲精密跟踪技术，利用跟踪接收机和姿态GPS进行闭环跟踪，主要适合于机载和遮挡较少地区工作。其主要缺点是重新捕获较难，有时甚至需要人工辅助。国外目前在民用天线稳定技术比较成熟的公司有美国的SEATEL公司，KVH公司，ORBIT公司和韩国的WIWORLD公司等。美国VertexRSI公司是美国著名的卫星通信天线及跟踪接收机制造商，该公司目前正在进行车载动中通卫星通信系统的研制，但目前尚未见到正式产品投放市场。

总的来说，国外的产品价格都比较昂贵，国内产品虽然有一定的价格优势，但是也存在明显不足，如：天线运动速度慢，初始捕获和重新捕获时间长，通信业务量少等。因此，对于“动中通”伺服控制系统的深入研究，不仅是技术应用领域的推广，更是现代化建设的需要。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于速率陀螺的天线定向控制系统，该系统使用惯导指向结合单脉冲跟踪的方式对卫星信标进行定向跟踪，具有优越的驱动性能、快速的系统响应能力、可靠的稳定性能和很高的跟踪精度。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于速率陀螺的天线定向控制系统，其特征在于，包括主控系统、传感器、跟踪接收机、驱动系统、天线座单元、旋变模块以及速率陀螺；所述的传感器、跟踪接收机、驱动系统、旋变模块和速率陀螺均与所述的主控系统连接；所述的天线座单元与所述的驱动系统连接，所述的天线座单元连接所述的旋变模块和速率陀螺。所述的旋变模块包括旋转变压器，功能是输出当前天线所在位置的角度值并送给主控系统。

所述的传感器为可以提供天线载体姿态信息的设备，包括GPS接收机和惯性导航装置。

所述的主控系统为工业控制计算机。所述的驱动系统包括方位直流电机、俯仰直流电机和极化直流电机。

本实用新型的有益效果：

本装置使用惯导指向结合单脉冲跟踪的方式对卫星信标进行定向跟踪，具有优越的驱动性能、快速的系统响应能力、可靠的稳定性能和很高的跟踪精度。

(1)具有手控功能，用于调试时对天线方位、俯仰和极化轴的运动控制。在电位器调速控制的基础上，增加了计算机控制，不但可以控制其速度，也可以控制天线的转动范围。

(2)具有惯导指向功能，完成对多个姿态和位置传感器数据的采集和处理，同时输出相应的电压信号来控制电机的起停和转动，进而来调整天线的方位角、俯仰角和极化角，实现准确对星。

(3)具有单脉冲跟踪功能，由单脉冲跟踪接收机输出的和信号AGC来切换到跟踪状态，如果AGC门限满足跟踪接收机门限设置，此时指向输出将被完全切断，实现自动跟踪卫星的功能。

(4)具有混合跟踪功能，惯导指向与单脉冲跟踪功能一起进行对卫星的准备指向和跟踪，其功能转换根据单脉冲跟踪接收机和信号AGC来设定转换门限值。

(5)具有监控功能，实现工作方式选择，故障自动告警，工作状态及参数显示功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种基于速率陀螺的天线定向控制系统，其特征在于，包括主控系统、传感器、跟踪接收机、驱动系统、天线座单元、旋变模块以及速率陀螺；所述的传感器、跟踪接收机、驱动系统、旋变模块和速率陀螺均与所述的主控系统连接；所述的天线座单元与所述的驱动系统连接，所述的天线座单元连接所述的旋变模块和速率陀螺。所述的旋变模块为旋转变压器，功能是输出当前天线所在位置的角度值并送给主控系统。

所述的传感器为可以提供天线载体姿态信息的设备，包括GPS接收机和惯性导航装置。

所述的主控系统为工业控制计算机。所述的驱动系统包括方位直流电机、俯仰直流电机和极化直流电机。

工作过程：加电启动基于速率陀螺的天线定向控制系统，3分钟内系统自动完成工作准备；天线载体静止，接受初始位置信息和对准命令，系统自动完成初始对准。载体运行后，通过天线座单元台体的多位置转动，由惯性导航装置计算天线载体的方位和姿态(俯仰角、倾斜角)信息，GPS接收机接收GPS卫星发送的导航信息，按照特定的定位解算算法计算出天线载体所在的地理经度、维度、高度和速度信息；跟踪接收机接收所跟踪卫星的信标信号，一起送入主控系统进行信号处理，主控制系统对这些信号经过特定的算法处理，发出控制信号给驱动系统，驱动方位直流电机、俯仰直流电机和极化直流电机运转，从而调整天线座的姿态，使天线始终对准所接收的卫星。同时，旋变变压器测量天线座的转轴角位移和角速度，与速率陀螺测量的外界对天线的扰动信息一起反馈给主控系统，主控系统不断修正天线姿态以提高定向精度。该系统目标丢失天线再捕获时间：不大于1秒；跟踪精度(RMS)：不大于0.3度(平坦路况)，不大于0.5度(中等起伏路面)。该系统适用于各种移动卫星通讯系统，如卫星电视接收、车船用移动卫星通讯、公安消防、抢险救灾、野外作业等多种民用场合，还适用于各种现代化的各种作战武器系统如坦克、装甲车等的通讯，具有重要的社会效益。

Claims (2)

1.一种基于速率陀螺的天线定向控制系统，其特征在于，包括主控系统、传感器、跟踪接收机、驱动系统、天线座单元、旋变模块以及速率陀螺；所述的传感器、跟踪接收机、驱动系统、旋变模块和速率陀螺均与所述的主控系统连接；所述的天线座单元与所述的驱动系统连接，所述的天线座单元连接所述的旋变模块和速率陀螺。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于将天线座的速率变化信息反馈给主控系统的速率陀螺，速率陀螺与主控系统连接，所述的主控系统采用工业控制计算机。

Images