[发明专利]一种天线与转台齐次坐标变换模块

说明书

本发明公开了一种天线与转台齐次坐标变换模块，属于天线运动控制技术领域，包括变换矩阵单元、反求矩阵单元。本发明能够根据已知的一个固定点在阵面坐标系下的坐标以及阵面的姿态发生变化后该固定点在阵面坐标系下的坐标，求得该固定点的坐标变换矩阵；并能够当已知阵面坐标系当前的姿态及经过平移、俯仰、旋转之后阵面所对目标点的坐标时，求得卫星天线的变化参数，即卫星天线的平移量，俯仰角度和旋转角度，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及天线运动控制技术领域，具体涉及一种天线与转台齐次坐标变换模块。

背景技术

目前市场上或者国内的一些机械系统普遍采用电机驱动来完成各项运动，并且在很多情况下都是通过直接控制电机来完成的。随着自动化技术的发展，采用单片机或者PLC控制器来控制电机运动的方式越来越普遍。运动控制还是很多机械系统必备的组成部分，为了实现对机械系统的精确控制，需要可靠实用的运动控制软件系统来对其进行操作。

雷达卫星天线机械系统是很典型的机械运动系统，其运动主要分为平移运动，俯仰运动和旋转运动；并且其运动都是用电机来实现的。控制器主要是PLC或者单片机组成。要实现对雷达卫星天线的运动控制相当于发送指令来控制单片机或者PLC。

卫星天线的运动主要为平移、旋转、俯仰，通过调整这三个参数使卫星天线的阵面对着目标物体或者点，在上述运动过程中，对于目标物体或者点在卫星天线阵面上坐标的处理变换方式尤为重要，尤其在运动控制软件系统中，为此，提出一种天线与转台齐次坐标变换模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目标物体或者点在卫星天线阵面上坐标的处理变换问题，将该处理变换方式应用与运动控制软件系统中，以便更好地对卫星天线阵面的运动进行控制，提供了一种天线与转台齐次坐标变换模块。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括变换矩阵单元、反求矩阵单元；

所述变换矩阵单元，用于根据已知的一个固定点在阵面坐标系下的坐标以及阵面的姿态发生变化后该固定点在阵面坐标系下的坐标，求得该固定点的坐标变换矩阵；

所述反求矩阵单元，用于当已知阵面坐标系当前的姿态及经过平移、俯仰、旋转之后阵面所对目标点的坐标时，求得卫星天线的变化参数，即卫星天线的平移量，俯仰角度和旋转角度。

更进一步地，在所述变换矩阵单元中，卫星天线阵面运动时先要转台平移一个平移量，同时转台旋转一个角度，再将阵面俯仰一个角度。

更进一步地，所述卫星天线底部固定于大地的坐标系；O”为固定于阵面的坐标系，即阵面坐标系；O为平移坐标系，其坐标轴方位始终与大地坐标系相同，两者相差一个平移量；O’为俯仰坐标系。

更进一步地，阵面坐标系当前的姿态表示为其中θ₀为相对于阵面标准位置的旋转角，为相对于阵面标准位置的俯仰角，z₀为相对于阵面标准位置的平移量。

更进一步地，计算坐标变换矩阵的具体过程如下：

S11：已知P₀点是在阵面坐标系下的坐标，平移和旋转都是在固定坐标系下下进行的，固定坐标系即大地坐标系，先平移一个量使得O”坐标系下的坐标变换得到O’坐标，变换矩阵A₁如下：

其中，z₀为转台相对标准位置的平移量，L₀为平台参数；

S12：经过A₁的变换后，得到了O’坐标系下的坐标，O’坐标相对于固定坐标发生了相对运动，将其分解为一个平移和旋转运动，其中平移矩阵A₂如下：

其中，θ为旋转运动的角度值；