DE4405644A1

DE4405644A1 - Method and device for the alignment and stabilisation of antennas for satellite data reception

Info

Publication number: DE4405644A1
Application number: DE19944405644
Authority: DE
Inventors: Hans Martin Dr Braun; Yuri Prof Vlasov; Irina Popova
Original assignee: RST Raumfahrt Systemtechnik GmbH
Current assignee: RST Raumfahrt Systemtechnik GmbH
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1994-10-06

Abstract

In the case of the method and the device for the alignment and stabilisation of antennas for satellite data reception for use on ships, vehicles or other carrier systems, in the case of which pitch and roll are the dominant movements, an antenna platform is suspended in a frame (housing) such that it can move freely about three axes. Each of the three axes can be controlled by a motor. The movement tendencies of the platform with respect to axis rotation are detected via two gyro systems, and are compensated for by suitably driving the motors. In this case, the influences of horizontal linear accelerations which are caused by pitch and roll movements of the carrier, the rotation centre not being the centre of gravity of the device and all the other influences which try to rotate the platform out of the horizontal are detected via acceleration sensors, are corrected via an angle measurement device and are compensated for via the drive to the motors. The elevation angle (vertical angle) is adjusted separately via a motor or a mechanical manual displacement. In addition, in order further to improve the antenna stabilisation and to assist the initial acquisition of the satellite signal, its input field strength can be measured and the antenna be optimised to the maximum reception level within a small spatial angle range using known principles such as radar techniques. This fine adjustment can... with little complexity... Original abstract incomplete.

Description

1 Introduction:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausrichtung und Stabilisierung von Antennen auf Schiffen, Yachten, Fahrzeugen etc., gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an apparatus and a method for alignment and Stabilization of antennas on ships, yachts, vehicles etc., according to the preamble of claim 1.

Aus der Literatur sind Vorrichtungen bekannt [1, 2, 3, 4], die sich durch aufwendige elektrische und mechanische Verbindungen zwischen Gehäuse und stabilisierter Antenne auszeichnen, was zu hohem Gewicht großen Abmes sungen und hohem Stromverbrauch führt. Diese bestehen aus einem Rahmen, einer kardanisch aufgehängten Plattform, einer Reflektorantenne, Drehvorrich tungen in zwei Achsen, Azimut und Elevation, zwei Kreiselsystemen, einer zweiten kardanischen Aufhängung und einem Zentriermechanismus. Der Nachteil solcher Vorrichtungen ist eine relativ schlechte Stabilisierung der aktuellen Antennenposition.Devices are known from the literature [1, 2, 3, 4], which are characterized by elaborate electrical and mechanical connections between the housing and stabilized antenna, resulting in high weight, large dimensions solutions and high power consumption. These consist of a frame a gimbaled platform, a reflector antenna, rotating device directions in two axes, azimuth and elevation, two gyro systems, one second gimbal and a centering mechanism. Of the The disadvantage of such devices is a relatively poor stabilization of the current antenna position.

Die Vorrichtung, die in Literaturstelle [2] beschrieben ist, kommt der Erfindung am nächsten und beinhaltet einen Rahmen, eine Plattform, in einer Gimbal aufhängung, auf der ein Azimut-Drehtisch angebracht ist, auf dem die Antenne in Azimut und Elevation positioniert werden kann, eine Reflektorantenne, Elemente zur Winkelmessung und Verstärker. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil schlechter Stabilisierung der Antenne. Die Stabilisationsgenauigkeit nimmt zudem noch ab bei Fahrzeug-/Schiffsbewegungen um die Roll- und Nickachse.The device described in reference [2] comes to the invention closest and includes a frame, a platform, in a gimbal suspension on which an azimuth turntable is mounted on which the antenna can be positioned in azimuth and elevation, a reflector antenna, Angle measurement elements and amplifiers. This device also has the Disadvantage of poor stabilization of the antenna. The stabilization accuracy also decreases with vehicle / ship movements around the roll and Pitch axis.

Andererseits sind insbesondere aus der Radartechnik [6] Verfahren bekannt, Antennen dadurch zu stabilisieren, daß das einfallende Signal gemessen und aus seiner Änderung eine Steuergröße für die Antennennachführung abgeleitet wird. Mit diesen Verfahren wird eine sehr hohe Ausrichtungsgenauigkeit erreicht. Ihre Realisierung ist aber sehr aufwendig. Besonders ist dabei die Signal akquisition auf einem bewegten Träger sehr schwierig und erfordert einen er heblichen Zeitraum. On the other hand, methods are known in particular from radar technology [6] Stabilize antennas by measuring the incoming signal and a control variable for antenna tracking is derived from its change becomes. A very high alignment accuracy is achieved with these methods. However, their implementation is very complex. The signal is special acquisition on a moving carrier is very difficult and requires one considerable period.

Erfindungsgemäß sind zur Lösung der gestellten Aufgabe die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche vorgesehen. Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend beschrieben und durch eine Skizze erläutert. Das Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Antennenstabilisierungsgenauigkeit bei geringstmöglichem Gewicht, kleinen Abmessungen und geringem Stomverbrauch.According to the invention are the characteristic to solve the problem Features of the claims provided. An embodiment is as follows described and explained by a sketch. The aim of the invention is that Increasing the antenna stabilization accuracy with the lowest possible Weight, small dimensions and low power consumption.

2. Description of the device

Die prinzipielle Konfiguration der Vorrichtung ist in der Abbildung gezeigt. Darin sind folgende Elemente dargestellt:
1- das Gehäuse; 2- die Plattform; 3- der innere Rahmen der kardanischen Aufhängung; 4- der äußere Rahmen der kardanischen Aufhängung; 5, 6- der erste und zweite Kreisel (1. und 2. RDTG); 7- die Reflektorantenne; 8- der Antennenkonverter; 9- das Kreuzstück zur Höhenwinkeleinstellung für die Antenne; 10- der Motor zur HöhenwinkeleinstelIung; 11- das Gegengewicht; 12, 13, 14- der erste, zweite und dritte Motor der Stabilisierungseinrichtung; 15- der Koordinatentransformator, der die Signale derart verteilt, daß die Unterschiede in den Koordinatensystemen der Plattform und der äußeren Aufhängung berücksichtigt werden; 16, 17- das erste und zweite Winkelmeßelement; 18, 19, 20- der erste, zweite und dritte Leistungsverstärker; 21, 22- der erste und zweite Beschleunigungsaufnehmer; 23, 24, 25- der erste, zweite und dritte Korrektur block; 26, 27, 28, 29, 30- die Integratoren eins bis fünf; 31, 32- das erste und zweite Filter; 33, 34, 35, 36- der erste bis vierte Summationsblock; 37- die Referenzsignaleinheit; 38- der Signalüberlagerungsblock; 39- der Verstärker für den Höhenwinkelmotor; OX- die äußere Achse, OY- die mittlere Achse und OZ- die innere Achse der Gimbalaufhängung; A, B und C- externe Signaleingänge.The basic configuration of the device is shown in the figure. The following elements are shown:
1- the housing; 2- the platform; 3- the inner frame of the gimbal; 4- the outer frame of the gimbal; 5 , 6- the first and second gyroscope (1st and 2nd RDTG); 7- the reflector antenna; 8- the antenna converter; 9- the cross piece for height angle adjustment for the antenna; 10- the motor for height angle adjustment; 11- the counterweight; 12 , 13 , 14- the first, second and third motor of the stabilizing device; 15- the coordinate transformer, which distributes the signals in such a way that the differences in the coordinate systems of the platform and the external suspension are taken into account; 16 , 17- the first and second angle measuring element; 18 , 19 , 20- the first, second and third power amplifiers; 21 , 22- the first and second accelerometers; 23 , 24 , 25- the first, second and third correction block; 26 , 27 , 28 , 29 , 30 - integrators one to five; 31 , 32- the first and second filters; 33 , 34 , 35 , 36- the first to fourth summation blocks ; 37- the reference signal unit; 38- the signal overlay block ; 39- the amplifier for the elevation motor; OX- the outer axis, OY- the central axis and OZ- the inner axis of the gimbal suspension; A, B and C- external signal inputs.

Die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens und zur Erreichung des Erfind ungsziels ist im folgenden beschrieben. Als Anwendungsbeispiel wurde eine Reflektorantenne mit Konverter gewählt.The device for implementing the method and for achieving the invention The target is described below. As an application example, a Reflector antenna with converter selected.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse (1), einer Plattform (2) in einer Gimbalaufhängung, welche aus einem inneren (3) und einem äußeren (4) Rahmen besteht, dem ersten Kreisel (5) auf dem inneren Rahmen und dem zweiten Kreisel (6) auf der Plattform, einer Reflektorantenne (7) mit Konverter (8), einem Kreuzglied (9) mit Höhenwinkeleinstellung für die Antenne, einem Antrieb (10) für die Höhenwinkeleinstellung, einem Gegengewicht (11), dem ersten (12), zweiten (13) und dritten (14) Motor, deren Achsen jeweils entlang der inneren (OZ), mittleren (OY) und äußeren (OX) Achse der entsprechenden Gimbalaufhängung ausgerichtet sind; einem Koordinatentransformator (15), dem ersten (16) und zweiten (17) Winkelmeßelement, welche entlang der entsprechenden mittleren (OY) und äußeren (OX) Achse der Gimbalaufhängung ausgerichtet sind; einem ersten (18), zweiten (19) und dritten (20) Leis tungsverstärker; einem ersten (21) und zweiten (22) Beschleuni gungsaufnehmer, welche derart auf der Plattform (2) angebracht sind, daß ihre bewegungsempfindlichen Achsen in Ausgangsstellung kollinear sind zur entsprechenden mittleren (OY) und äußeren (OX) Achse der kardanischen Aufhängung. Der erste (23), zweite (24) und dritte (25) Korrekturblock, das erste (31) und das zweite (32) Filter, der erste bis fünfte Integrator (26, 27, 28, 29, 30) und der erste bis vierte Summationsblock (33, 34, 35, 36) sind in der Vorrichtung integriert, sowie Kreiselsysteme, die als rotationsdynamisch abge stimmte Kreisel (Rotor Dynamic Tuned Gyroscopes RDTG) ausgeführt sind. Die zwei Meßachsen des ersten Kreisels (5) auf dem inneren Rahmen (3) sind in Ausgangsstellung kollinear zur entsprechenden mittleren (OY) und äußeren (OX) Achse der kardanischen Aufhängung. Das zweite RDTG (6) ist so auf der Plattform angebracht, daß eine seiner zwei Meßachsen in Ausgangsstellung kollinear zur entsprechenden inneren (OZ) Achse der kardanischen Aufhängung ist. Der Ausgang 1 des ersten Kreisels (5) ist über den ersten Korrekturblock (23) verbunden mit Eingang 1 des ersten Summationsblocks (33). Der Ausgang 2 des ersten Kreisels (5) ist über den zweiten Korrekturblock (24) verbunden mit dem Eingang 1 des zweiten Summationsblocks (34). Der Ausgang 1 des zweiten Kreisels (6) ist über den dritten Korrekturblock (25), den ersten Integrator (26) und den ersten Leistungsverstärker (18) verbunden mit dem Eingang des ersten Motors (12). Die Signale der Beschleunigungsaufnehmer (21) und (22) werden über den Koordinatentransformator (15) winkel entsprechend auf die Integratoren (27) und (28) verteilt. Der zweite Integrator (27) ist verbunden mit Eingang 2 des ersten Summationsblocks (33). Der dritte Integrator (28) ist verbunden mit Eingang 2 des zweiten Summationsblocks (34). Der Ausgang des ersten Summationsblocks (33) ist über den vierten Integrator (29), den Eingang 1 des dritten Summationsblocks (35) und den zweiten Leistungsverstärker (19) verbunden mit dem zweiten Motor (13). Der Ausgang des zweiten Summationsblocks (34) ist über den fünften Integrator (30), den Eingang 1 des vierten Summationsblocks (36) und den dritten Leistungsverstärker (20) verbunden mit dem dritten Motor (14). Der Ausgang des ersten Winkelmeßelements (16) ist über das erste Filter (31) mit Eingang 2 des dritten Summationsblocks (35) und der Ausgang des zweiten Winkelmeßelements (17) ist über das zweite Filter (30) mit Eingang 2 des vierten Summationsblocks (36) verbunden. Der Eingang C für das Empfangsreferenzsignal ist mit der Referenzsignaleinheit (37) und diese ist über ihren Ausgang 1 mit dem ersten Verstärker (18) und über ihren Ausgang 2 mit dem Signalüberlagerungsblock (38) verbunden. Alternativ kann die Elevationssteuerung auch über die Verbindung der Referenzsignaleinheit (37) mit den Verstärkern (19) und (20) realisiert werden. Eingang A ist ebenfalls mit dem Signalüberlagerungsblock (38) verbunden, welcher über seinen Ausgang und den Verstärker (39) an den Motor (10) angeschlossen ist; Eingang B ist an den Integrator (26) angeschlossen.The device consists of a housing ( 1 ), a platform ( 2 ) in a gimbal suspension, which consists of an inner ( 3 ) and an outer ( 4 ) frame, the first gyro ( 5 ) on the inner frame and the second gyro ( 6 ) on the platform, a reflector antenna ( 7 ) with converter ( 8 ), a cross member ( 9 ) with height angle adjustment for the antenna, a drive ( 10 ) for height angle adjustment, a counterweight ( 11 ), the first ( 12 ), second ( 13 ) and third ( 14 ) motors, the axes of which are aligned along the inner (OZ), middle (OY) and outer (OX) axes of the corresponding gimbal suspension; a coordinate transformer ( 15 ), the first ( 16 ) and second ( 17 ) angle measuring elements which are aligned along the corresponding central (OY) and outer (OX) axes of the gimbal suspension; a first ( 18 ), second ( 19 ) and third ( 20 ) power amplifier; a first ( 21 ) and second ( 22 ) accelerometers, which are mounted on the platform ( 2 ) in such a way that their motion-sensitive axes are collinear in the starting position to the corresponding central (OY) and outer (OX) axes of the gimbal. The first ( 23 ), second ( 24 ) and third ( 25 ) correction blocks, the first ( 31 ) and the second ( 32 ) filters, the first to fifth integrators ( 26 , 27 , 28 , 29 , 30 ) and the first to fourth summation block ( 33 , 34 , 35 , 36 ) are integrated in the device, as well as gyro systems which are designed as rotationally dynamically tuned gyroscopes (Rotor Dynamic Tuned Gyroscopes RDTG). The two measuring axes of the first gyroscope ( 5 ) on the inner frame ( 3 ) are collinear in the starting position to the corresponding central (OY) and outer (OX) axis of the gimbal. The second RDTG ( 6 ) is mounted on the platform so that one of its two measuring axes in the starting position is collinear with the corresponding inner (OZ) axis of the gimbal. The output 1 of the first gyro ( 5 ) is connected via the first correction block ( 23 ) to input 1 of the first summation block ( 33 ). The output 2 of the first gyro ( 5 ) is connected to the input 1 of the second summation block ( 34 ) via the second correction block ( 24 ). The output 1 of the second gyro ( 6 ) is connected to the input of the first motor ( 12 ) via the third correction block ( 25 ), the first integrator ( 26 ) and the first power amplifier ( 18 ). The signals from the accelerometers ( 21 ) and ( 22 ) are distributed via the coordinate transformer ( 15 ) to the integrators ( 27 ) and ( 28 ). The second integrator ( 27 ) is connected to input 2 of the first summation block ( 33 ). The third integrator ( 28 ) is connected to input 2 of the second summation block ( 34 ). The output of the first summation block ( 33 ) is connected to the second motor ( 13 ) via the fourth integrator ( 29 ), the input 1 of the third summation block ( 35 ) and the second power amplifier ( 19 ). The output of the second summation block ( 34 ) is connected to the third motor ( 14 ) via the fifth integrator ( 30 ), the input 1 of the fourth summation block ( 36 ) and the third power amplifier ( 20 ). The output of the first angle measuring element ( 16 ) is via the first filter ( 31 ) with input 2 of the third summation block ( 35 ) and the output of the second angle measuring element ( 17 ) is via the second filter ( 30 ) with input 2 of the fourth summation block ( 36 ) connected. The input C for the reception reference signal is connected to the reference signal unit ( 37 ) and this is connected via its output 1 to the first amplifier ( 18 ) and via its output 2 to the signal superimposition block ( 38 ). Alternatively, the elevation control can also be implemented by connecting the reference signal unit ( 37 ) to the amplifiers ( 19 ) and ( 20 ). Input A is also connected to the signal superposition block ( 38 ), which is connected to the motor ( 10 ) via its output and the amplifier ( 39 ); Input B is connected to the integrator ( 26 ).

3. Functional description

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Werden auf die Plattform (2) und konsequenterweise auch auf die Antenne (7) Auslenkkräfte wirksam, z. B. um die Achse OX, so ergibt sich eine Tendenz der Plattform, sich um diese Achse zu drehen. Das RDTG (5) reagiert auf diese Drehtendenz. An seinem Ausgang 2 erscheint ein Signal, welches proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Plattform 2 um die Achse OX ist. Dieses Signal läuft durch den Korrekturblock (24), den Integrator (30) und den Verstärker (20) und erreicht den Stellmotor (14). Der Motor (14) erzeugt ein Moment, welches durch den äußeren (4) und inneren (3) Rahmen auf die Platt form (2) übertragen wird. Die Amplitude dieses Moments entspricht der zu kom pensierenden Auslenkung und die Richtung des Moments wirkt der Auslenkung entgegen. Auslenkungskräfte um die Achsen OY und OZ werden durch die Kreisel (5) und (6) entsprechend ermittelt und durch die Motoren (12) und (13) entsprechend kompensiert. Um die Plattform in der Horizontalen zu halten, werden die Beschleunigungsaufnehmer (21) und (22) verwendet. In Aus gangsstellung mißt Beschleunigungsaufnehmer (21) die Auslenkung der Plattform (2) um die Achse OY und Beschleunigungsaufnehmer (22) die Auslenkung um die Achse OX. Die Signale der Beschleunigungsaufnehmer (21) und (22) laufen durch den Koordinatentransformator (15), der die jeweilige winkelmäßige Stellung der Plattform (2) um die Achse OZ berücksichtigt. Danach werden sie über die Integratoren (27, 29 und 28, 30) und die Verstärker (19) und (20) ebenfalls den Motoren (13) und (14) zugeleitet.The device works as follows:
Are effective on the platform ( 2 ) and consequently also on the antenna ( 7 ) deflection forces, for. B. about the axis OX, there is a tendency of the platform to rotate about this axis. The RDTG ( 5 ) responds to this turning tendency. A signal appears at its output 2 , which is proportional to the angular velocity of the rotation of the platform 2 about the axis OX. This signal runs through the correction block ( 24 ), the integrator ( 30 ) and the amplifier ( 20 ) and reaches the servomotor ( 14 ). The motor ( 14 ) generates a moment which is transmitted through the outer ( 4 ) and inner ( 3 ) frame to the platform ( 2 ). The amplitude of this moment corresponds to the deflection to be compensated and the direction of the moment counteracts the deflection. Deflection forces around the axes OY and OZ are determined accordingly by the gyros ( 5 ) and ( 6 ) and compensated accordingly by the motors ( 12 ) and ( 13 ). Accelerometers ( 21 ) and ( 22 ) are used to keep the platform horizontal. In the starting position, the accelerometer ( 21 ) measures the deflection of the platform ( 2 ) about the axis OY and the accelerometer ( 22 ) measures the deflection about the axis OX. The signals from the accelerometers ( 21 ) and ( 22 ) pass through the coordinate transformer ( 15 ), which takes into account the respective angular position of the platform ( 2 ) about the axis OZ. Then they are also fed to the motors ( 13 ) and ( 14 ) via the integrators ( 27 , 29 and 28 , 30 ) and the amplifiers ( 19 ) and ( 20 ).

Es wird angenommen, daß in den meisten Anwendungsfällen Roll- und Nickbe wegungen des Schiffes/Fahrzeuges gegenüber Gierbewegungen dominieren. Da der Massenschwerpunkt der Vorrichtung üblicherweise im oberen Bereich eines Schiffes/Fahrzeugs liegt, treten zu den Winkelbeschleunigungen bei Roll- und Nickbewegung des Schiffes/Fahrzeugs zusätzlich Linearbeschleunigungen auf, die auf die Beschleunigungsaufnehmer wirken. Diese Linearbeschleuni gungen sind proportional zu den jeweiligen Nick- und Rollbewegungen. Sie äußern sich als Störgrößen in der Regelschleife der Beschleunigungsaufnehmer (21) und (22). Dieser Einfluß wird dadurch korrigiert, daß von den Ausgangs signalen der Winkelmeßelemente (16) und (17) über die Filter (31) und (32) Korrekturgrößen abgeleitet werden, die bei der Steuerung der Motoren (13) und (14) berücksichtigt werden. Dabei ist zu beachten, daß die Eigenschaften der Filter (31) und (32) speziell auf den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden müssen, um eine möglichst gute Stabilisierung zu erreichen. Optimierungen dieser Art sind in der Literatur beschrieben [5]. Dabei werden die Koeffizienten der Filter (31, 32) so gewählt, daß die Konditionen der Invarianz gegenüber diesen Störgrößen in zwei Achsen erfüllt sind. Die Stabilisierung in Azimut benützt das Signal des Ausgangs 1 des RDTG (5), der über den Korrekturblock (25), den Integrator (26) und den Verstärker (18) an den Eingang des Motors (12) geführt wird.It is assumed that in most applications, roll and pitch movements of the ship / vehicle dominate over yaw movements. Since the center of gravity of the device is usually in the upper region of a ship / vehicle, in addition to the angular accelerations during rolling and pitching movements of the ship / vehicle, linear accelerations also occur, which act on the accelerometers. These linear accelerations are proportional to the respective pitching and rolling movements. They appear as disturbances in the control loop of the accelerometers ( 21 ) and ( 22 ). This influence is corrected by the fact that correction values are derived from the output signals of the angle measuring elements ( 16 ) and ( 17 ) via the filters ( 31 ) and ( 32 ), which are taken into account in the control of the motors ( 13 ) and ( 14 ). It should be noted that the properties of the filters ( 31 ) and ( 32 ) must be optimized specifically for the respective application in order to achieve the best possible stabilization. Optimizations of this kind are described in the literature [5]. The coefficients of the filters ( 31 , 32 ) are selected so that the conditions of the invariance with respect to these disturbances are met in two axes. The stabilization in azimuth uses the signal of output 1 of the RDTG ( 5 ), which is fed via the correction block ( 25 ), the integrator ( 26 ) and the amplifier ( 18 ) to the input of the motor ( 12 ).

Die Einstellung der Sollposition der Antenne geschieht über externe Steuer signale vom Steuerrechner (nicht gezeigt) an den Eingängen A und B. Der Soll- Azimutwinkel wird eingestellt über eine Sollvorgabe für den Motor (12), um die herum die Stabilisierungsfunktion arbeitet. Das entsprechende Steuersignal wird an Eingang B angelegt. Die Höhenwinkelsollposition wird über Eingang A durch Betätigung des Motors (10) eingestellt. Motor (10) enthält eine Winkelmeßein richtung (nicht gezeigt), die das Anfahren eines definierten Höhenwinkels erlaubt.The set position of the antenna is set via external control signals from the control computer (not shown) at inputs A and B. The set azimuth angle is set via a set target for the motor ( 12 ) around which the stabilization function works. The corresponding control signal is applied to input B. The height angle set position is set via input A by actuating the motor ( 10 ). Motor ( 10 ) contains a Winkelmeßein direction (not shown), which allows the approach to a defined height angle.

Zur Erhöhung der Langzeitstabilität der Anlage während des Betriebs wird die Stärke des empfangenen Satellitensignals gemessen. Ein Empfangsstärke repräsentatives Referenzsignal wird am Eingang C angelegt. Die Referenz signaleinheit (37) erzeugt Steuersignale für den Integrator (26) und für den Motor (10), die einen "Conical Scan" der Antenne mit sehr kleinem Scanradius erzeugen, vergleicht die Referenzsignalvariation mit den Scan-Steuersignalen und korrigiert die Stellung der Motoren (10) und (12) derart, daß die Antenne optimal auf den Satelliten ausgerichtet bleibt. In der Signalüberlagerungseinheit (38) wird das Scan-Signal dem Höhenwinkel-Sollpositionssignal überlagert. Alternativ zur Steuerung des Motors (10) können auch die Sollvorgaben für die Motoren (13) und (14) korrigiert werden, unter Berücksichtigung der jeweiligen Azimutausrichtung der Antenne. Die Referenzsignaleinheit (37) wird auch für den Suchvorgang zur Erstakquisition des Satellitensignals eingesetzt. Die Erst akquisition wird zusätzlich unterstützt durch die Eingabe der momentanen Fahrzeug-/Schiffsposition und des momentanen Kurses. Diese Werte können entweder manuell in den Steuercomputer eingegeben werden oder sie werden automatisch vom Navigations- und Kurscomputer des Schiffs-/Fahrzeugs abgefragt.To increase the long-term stability of the system during operation, the strength of the satellite signal received is measured. A reference signal representative of reception strength is applied to input C. The reference signal unit ( 37 ) generates control signals for the integrator ( 26 ) and for the motor ( 10 ), which generate a "conical scan" of the antenna with a very small scan radius, compares the reference signal variation with the scan control signals and corrects the position of the motors ( 10 ) and ( 12 ) such that the antenna remains optimally aligned with the satellite. In the signal superimposition unit ( 38 ), the scan signal is superimposed on the desired elevation position signal. As an alternative to controlling the motor ( 10 ), the target specifications for the motors ( 13 ) and ( 14 ) can also be corrected, taking into account the respective azimuth orientation of the antenna. The reference signal unit ( 37 ) is also used for the search process for the first acquisition of the satellite signal. The initial acquisition is additionally supported by entering the current vehicle / ship position and the current course. These values can either be entered manually into the control computer or they are automatically queried by the navigation and course computer of the ship / vehicle.

4. Reference literature

1. Authorcertificate 1688326, USSR, 6 publ., 30.10.91 Bulletin No 40
2. Patent of USA No 3893123 cl. 343-706, publ. 1975 (prototype)
3. Patent of Japan No 60-132403 cl. HO1Q 1/18, publ. 1985
4. Patent of Japan No 60-132404 cl. HO1Q 1/18, publ. 1986
5. Popov E.P. The line system of automatic adjustment and controlling theory, Moscow, Nauka, 1989 p. 139-141
6. Merril J. Skolnik, Introduction radar systems Mc Graw-Hill, London, pp 152- 189,1980, ISBN 0-07-Y66572-91. Author certificate 1688326, USSR, 6 publ., 10/30/91 Bulletin No 40
2. Patent of USA No. 3893123 cl. 343-706, publ. 1975 (prototype)
3. Patent of Japan No 60-132403 cl. HO1Q 1/18, publ. 1985
4. Patent of Japan No 60-132404 cl. HO1Q 1/18, publ. 1986
5. Popov EP The line system of automatic adjustment and controlling theory, Moscow, Nauka, 1989 p. 139-141
6. Merril J. Skolnik, Introduction radar systems Mc Graw-Hill, London, pp 152-189, 1980, ISBN 0-07-Y66572-9

Claims

1. Device for aligning and stabilizing antennas for satellite data reception for use on moving carriers such as ships, driving, etc., characterized in that the device consists of a housing, a platform to be stabilized in the housing in the form of a gimbal gimbal in three axes suspended freely rotatable, this platform hanging in an inner frame, which in turn hangs in an outer frame which is suspended in the housing, a first gyroscope on the inner frame and a second gyroscope on the platform, an antenna balanced on the counterweight Platform whose height or elevation angle can be adjusted independently of the platform stabilization by means of a motor or another mechanism, three motors whose axes are aligned along the inner (OZ), middle (OY) and outer (OX) axes of the gimbal suspension, the first motor the platform in inner frame around the axis (OZ), the second motor rotates the inner frame in the outer frame around the axis (OY) and the third motor rotates the outer frame in the housing around the axis (OX), a coordinate transformer, two angle measuring elements that the Measure the position of the axes OX and OY, three power amplifiers for controlling the three motors that align the platform, two accelerometers on the platform for detecting horizontal accelerations on the platform in two coordinates, which are attached to the platform so that their measuring axes in The starting position is collinear with the corresponding central (OY) and outer (OX) axis of the gimbal, three correction blocks, two filters, five integrators and four summation blocks, the gyros being designed as rotatory dynamically tuned gyroscopes (Rotor Dynamic Tuned Gyroscopes: RDTG) and the two measuring axes of the first RDTG on the inner frame in the starting position k ollinear to the middle (OY) and outer (OX) axis of the gimbal and one of the measuring axes of the second RDTG is collinear to the inner axis (OZ) of the gimbal, the first output of the first RDTG being connected to the via the first correction block first input of the first summation block, the second output of the first RDTG via the second correction block is connected to the first input of the second summation block, the first output of the second RDTG via the third correction block, the first integrator and the first amplifier to the input of the first motor (Axis OZ) is guided, the signals of the accelerometers are distributed by the coordinate transformer to the 2nd and 3rd integrators, the second integrator is connected to the second input of the first summation block, the third integrator is connected to the second input of the second summation block, the output of the first summati ons blocks via the fourth integrator, the first input of the third summation block and the second amplifier is connected to the second motor (axis OY), the output of the second summation block is connected via the fifth integrator, the first input of the fourth summation block and the third amplifier is with the third motor (axis OX), the output of the first angle measuring element on the axis OY via the first filter with the second input of the third summation block and the output of the second angle measuring element on the axis OX via the second filter with the second input of the fourth Summation blocks is connected and thereby the platform is stabilized in such a way that both the direct deflection tendencies in the three spatial axes of the device and the influences by horizontal linear accelerations are taken into account and the platform is thereby particularly well stabilized.

2. The method and device according to claim 1, characterized in that the strength of the received satellite signal measured in the receiver and this measurement result for the fine alignment and the tracking of the Antenna is used to compensate for the gyro drift, the Antenna slightly within the angular range of its receiving lobe in Azimuth and elevation is moved and correlated with the change the strength of the received signal the solid angle of the signal maximum is determined and the antenna target position is corrected, the correction in Azimuth over the motor on the axis OZ, in elevation either via the elevation angle motor or via a coordinate transformer and the motors are carried out on the axes OX and OY.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that a any necessary rotation and optimization of the polarization plane of the Antenna around the central axis of the antenna receiving lobe also through Evaluation of the input field strength of the satellite signal is carried out, by initiating a rotation of the plane of polarization of the antenna and the change in the received signal with the rotation of the plane of polarization correlated and the target position of the polarization plane is corrected, wherein the polarization change either by rotating the antenna or the Converter around the central axis of the receiving lobe or directly to electron Ischem is carried out in the antenna or in the converter.

4. The method according to claims 1-3, characterized in that the pre Direction via analog or digital channels directly with the course computer or connected to the gyrocompass of the ship or the carrier platform and the course information thus obtained is used to Turn on the device or when switching to a satellite in align the antenna on the satellite in a different orbit position, that the time to acquire the satellite signal and the ver bound search is reduced to a minimum.