CN209804898U - 一种可自寻信号的定向跟踪天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可自寻信号的定向跟踪天线，包括主控制器、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、电机组、GPS接收机和定向天线，所述主控制器通过电机驱动电路与电机组连接，所述电机组与定向天线驱动连接，所述定向天线上设有角度传感器、方位和俯仰角测量仪，所述GPS接收机设置在定向天线上，所述方位和俯仰角测量仪、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、定向天线和角度传感器均与主控制器线连接，本实用新型通过无人机地面控制系统接收无人机的位置、速度等信息，通过GPS接收机接收定向天线的位置，通过角度传感器和方位和俯仰角测量仪计算天线目标角和当前角，运行控制算法驱动电机组转动自动寻找无人机信号。

Description

一种可自寻信号的定向跟踪天线

技术领域

本实用新型涉及通讯设备技术领域，具体涉及一种可自寻信号的定向跟踪天线。

背景技术

随着无人机等无人系统的快速发展，其应用也越来越广泛，在气象观测、治安监控、军事侦察以及人员搜救等领域发挥着重要作用。在很多应用中，无人系统与地面控制站之间有大量的遥测遥控数据需要实时传输，为了增加传输距离提高抗干扰能力，这种远距离高带宽的通信一般采用定向天线。定向天线工作时，只有收发天线主瓣对准时，才能有较高的增益，否则，无人系统与地面站的通信连接将会中断，这不仅会丢失遥测数据，影响任务的完成，还可能会造成无人系统的失控，甚至造成更严重的财产损失。定向天线对准跟踪主要有手动跟踪和自动跟踪。手动跟踪实时性不足，无法准确找到目标的实时位置；自动跟踪则是根据目标实时回传GPS坐标位置，与本地定向天线的相对位置来确定跟踪角度。由于通信链路的传输能力以及GPS接收机动态特性限制，通常无人系统发送给地面站的位置更新频率较低，容易造成跟踪系统误差较大。加之地面树木、山丘、建筑以及其他无线电信号等干扰，造成地理位置信息不准确，从而导致跟踪目标丢失。跟踪目标丢失后，通信链路中断，没有自寻信号功能的伺服系统，则会造成系统失控等严重财产损失。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种可自寻信号的定向跟踪天线，提供一种通信链路中断后可自寻信号的定向天线伺服系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：包括主控制器、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、电机组、GPS接收机和定向天线，所述主控制器通过电机驱动电路与电机组连接，所述电机组与定向天线驱动连接，所述定向天线上设有角度传感器、方位和俯仰角测量仪，所述GPS接收机设置在定向天线上，所述方位和俯仰角测量仪、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、定向天线和角度传感器均与主控制器线连接。

在优选的实施方案中，所述定向天线包括竖直设置的转向轴、信号反射罩和设置在信号反射罩中心的天线，所述信号反射罩通过调节轴与转向轴的顶部铰接，所述调节轴与转向轴垂直设置，所述天线与主控制器线连接。

在优选的实施方案中，所述电机组包括第一电机和第二电机，所述第一电机设置在转向轴的底部并通过第一减速器与转向轴驱动连接，所述第二电机通过第二减速器与调节轴驱动连接。

在优选的实施方案中，所述角度传感器设置在转向轴上用于测量转向轴转动的角度。

在优选的实施方案中，所述方位和俯仰角测量仪设置在调节轴上。

本实用新型的有益效果为：当无人机与地面站的通讯中断时，通过无人机地面控制系统接收无人机的位置、速度等信息，通过GPS接收机接收定向天线的位置，通过角度传感器和方位和俯仰角测量仪计算天线目标角和当前角，运行控制算法驱动电机组转动自动寻找无人机信号。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的可自寻信号的定向跟踪天线的流程图；

图2是本实用新型实施例所述的定向天线的结构示意图。

图中：

1、主控制器；2、电机驱动电路；3、第一电机；4、第一减速器；5、定向天线；6、第二电机；7、第二减速器；8、无人机地面控制系统；9、GPS接收机；10、方位和仰俯角测量仪；11、人机交互操作面板；12、角度传感器；13、转向轴；14、信号反射罩；15、天线；16、调节轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-2所示，本实用新型实施例的一种可自寻信号的定向跟踪天线，包括主控制器1、无人机地面控制系统8、人机交互操作面板11、电机组、GPS接收机9和定向天线5，主控制器1为计算机，无人机地面控制系统8包括地面控制站、数据链路，无人机的位置信息和速度信息通过无人机地面控制系统8中的数据链路接收，人机交互操作面板11是人机交互接口，通过该面板可以实现定向天线5工作模式切换、手动跟踪等操作。电机组用于驱动定向天线5水平转动和调整俯仰角以达到自动寻找无人机信号。GPS接收机9用来接受定向天线5的位置信息，定向天线5指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线，采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天线的主要目的是增强信号强度增加抗干扰能力。主控制器1通过电机驱动电路2与电机组连接，所述电机组与定向天线5驱动连接，定向天线5上设有角度传感器12、方位和俯仰角测量仪10，GPS接收机9设置在定向天线5上，方位和俯仰角测量仪10、无人机地面控制系统8、人机交互操作面板11、定向天线5和角度传感器12均与主控制器1线连接。

通过人机交互操作面板11可以调节多种模式，自动跟踪时，主控制器1根据定向天线5和无人机的当前位置信息和速度信息计算出定向天线5的目标方位角、俯仰角以及定向天线5和无人机两者的相对速度。利用方位和仰俯角测量仪10和角度传感器12的测量值确定当前角和目标角，目标角即为需要转动的角度，主控制器1通过电机驱动电路2控制电机组转动达到达到目标角。本实用新型利用GPS接收机9、方位和俯仰角测量仪10实时获取定向天线5的当前位置、方位和俯仰角等信息，因此，当定向天线5运动时，仍然可以计算出目标角和当前角等信息，从而实现定向天线5在运动中对目标的自动跟踪能力。手动跟踪模式与自动跟踪模式的区别在于:手动跟踪时，目标角不是根据无人机位置、速度等信息来计算，而是操作人员通过人机交互操作面板11输入的。预置位设置是通过按键实现定向天线5转动到预先设定的某一位置，如水平位置、垂直位置等，该功能在一些特殊情况下非常实用，如设备的快速复位、回收等。快速搜索模式是在通信信号中断的情况下，定向天线5自动按一定的速度转动，当通信信号强度达到最大位置时，自动锁定该位置，从而实现对目标的搜索。

定向天线5包括竖直设置的转向轴13、信号反射罩14和设置在信号反射罩14中心的天线15，信号反射罩14通过调节轴16与转向轴13的顶部铰接，转向轴13的顶部设有用于连接调节轴16的轴承，用于固定调节轴16的同时保证调节轴16可以360°旋转，调节轴16与转向轴13垂直设置，天线15与主控制器1线连接，天线15将接收到的信号传动到主控制器1。

所述电机组包括第一电机3和第二电机6，第一电机3设置在转向轴13的底部并通过第一减速器4与转向轴13驱动连接，第一电机3转动带动转向轴13横向旋转调节定向天线5的方向，角度传感器12设置在转向轴13上用于测量转向轴转动的角度，角度传感器12设置在转向轴13的端点上。第二电机6通过第二减速器7与调节轴16驱动连接，第二电机6转动带动调节轴16转动用来调节信号反射罩14的俯仰角，方位和俯仰角测量仪10设置在调节轴16上，用来测量信号反射罩14的俯仰角和方位。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种可自寻信号的定向跟踪天线，其特征在于：包括主控制器、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、电机组、GPS接收机和定向天线，所述主控制器通过电机驱动电路与电机组连接，所述电机组与定向天线驱动连接，所述定向天线上设有角度传感器、方位和俯仰角测量仪，所述GPS接收机设置在定向天线上，所述方位和俯仰角测量仪、无人机地面控制系统、人机交互操作面板、定向天线和角度传感器均与主控制器线连接，所述定向天线包括竖直设置的转向轴、信号反射罩和设置在信号反射罩中心的天线，所述信号反射罩通过调节轴与转向轴的顶部铰接，所述调节轴与转向轴垂直设置，所述天线与主控制器线连接。

2.根据权利要求1所述的可自寻信号的定向跟踪天线，其特征在于：所述电机组包括第一电机和第二电机，所述第一电机设置在转向轴的底部并通过第一减速器与转向轴驱动连接，所述第二电机通过第二减速器与调节轴驱动连接。

3.根据权利要求1所述的可自寻信号的定向跟踪天线，其特征在于：所述角度传感器设置在转向轴上用于测量转向轴转动的角度。

4.根据权利要求1所述的可自寻信号的定向跟踪天线，其特征在于：所述方位和俯仰角测量仪设置在调节轴上。