[发明专利]一种高精度实时跟踪的船载天线姿态控制系统

说明书

本发明提供了一种高精度实时跟踪的船载天线姿态控制系统，主要由外层保护壳，承重转动模块和跟踪调节模块组成；所述承重转动模块包括步进电机a、步进电机b、转动钢架a、转动钢架b、支撑钢架3、转动轴承和转轴；所述跟踪调节模块由步进电机a、步进电机b、电子罗盘、微处理器、三轴加速度传感器和三轴陀螺仪组成，所述电子罗盘、三轴加速度传感器和三轴陀螺仪采集到的数据单向传向微处理器，微处理器通过处理来控制步进电机a和步进电机b转动，进而主动调整姿态。本发明采用电子罗盘、三轴加速度传感器和三轴陀螺仪更精确得出偏移位置；使用主动预测跟踪的处理方法来消除姿态调整过程的滞后性，实现由船和地面高精度的直接通讯。

技术领域

本发明属于姿态调整系统技术领域，特别涉及一种面向船—地通讯或者船—船通讯的能够自动跟踪发射源或接收源的姿态调整系统。

背景技术

不同于一般相对固定的地面天线，船载天线在实际工作环境中会受船舶航向运动、船体起伏颠簸以及大风气流影响发生各种不确定运动，从而导致船载天线偏离最佳的发射或接收电磁波方向，故船载天线需要进行俯仰、方位转动调节瞄准目标源。目前专利中主要的姿态调整系统是对卫星进行跟踪的姿态调整系统，缺乏船—船间通讯和船—地间通讯的船载姿态调整系统的发明设计，无法满足不经过卫星直接由船和地面的直接通讯的需求，如：陆上连线船上现场直播。

发明内容

为满足技术背景中的需求，本发明提供一种高精度实时跟踪的船载天线姿态控制系统。

本发明的技术方案：

一种高精度实时跟踪的船载天线姿态控制系统，主要由外层保护壳、承重转动模块和跟踪调节模块组成，承重转动模块和跟踪调节模块位于外层保护壳内部；

所述外层保护壳由耐腐蚀塑料壳2组成，可以长时间在海上高湿度高盐度环境工作；

所述承重转动模块包括步进电机a1、步进电机b4、转动钢架a5、转动钢架b6、支撑钢架3、转动轴承7和转轴8；

所述转动钢架a5、转动钢架b6和支撑钢架3为正方形结构，表面均涂有耐腐蚀的涂料，以适应船舶航行中的高湿度，高盐度环境；

所述支撑钢架3下边和转轴8固定相连，所述支撑钢架3上边和步进电机a1固定相连；支撑钢架3套装于转动钢架a5外部，所述转动钢架a5下边和转轴8活动相连，固定在支撑钢架3上边的步进电机a1输出轴和转动钢架a5上边活动相连，转动钢架a5可绕转轴8和步进电机a1所在轴线转动；所述转动轴承7与转动钢架a5一边固定相连，所述步进电机b4与转动钢架a5另一边固定相连；所述转动钢架a5套装于转动钢架b6外部，所述转动钢架b6一边与转动轴承7活动相连，转动钢架b6另一边与步进电机b4活动相连，转动钢架b6可绕转动轴承7和步进电机b4所在轴线转动；

所述跟踪调节模块主要由步进电机a1、步进电机b4、电子罗盘9、微处理器10、三轴加速度传感器11和三轴陀螺仪12组成；所述电子罗盘9、微处理器10、三轴加速度传感器11和三轴陀螺仪12均固定在外层保护壳内部；

所述步进电机a1和步进电机b4运作时能以0.18°的步距角转动，步进电机a1工作能带动转动钢架a5转动，从而调节方位角；步进电机b4工作能带动转动钢架b6转动，从而调节仰俯角；

本发明所述微处理器10基于PID算法思想，该算法所用公式为：

Y(i)＝K_P*e(i)+K_D*(de(i)/dt)+K_IΔy(i-1)

其中，K_P表示比例增益系数，K_D表示微分增益系数，K_I表示积分增益系数，Y(i)表示第i次某轴的角速度，e(i)表示第i次某轴的角速度，de(i)/dt表示第i次某轴的角速度的变化率，Δy(i-1)表示第i-1次的偏差。