[发明专利]非道路车载卫星定位接收天线主动垂直稳定长杆云台机构

说明书

本发明公开了一种非道路车载卫星定位接收天线主动垂直稳定长杆云台机构，包括云台基座、水平悬架、俯仰云台轴、横滚云台轴、横滚轴增稳电机、俯仰轴增稳电机、俯仰轴安装轴承、定位天线、天线支撑杆以及动平衡配重自动调节机构；本发明通过惯性传感和电机操作云台机构，能够实现长杆卫星定位接收天线主动垂直稳定的功能，同时能够依赖动平衡配重自动调节机构，实现自动调节动静态系统平衡的功能，提高稳定性，减少能量消耗。

技术领域

本发明属于农机导航装备的技术领域，特别涉及一种非道路车载卫星定位接收天线主动垂直稳定长杆云台机构。

背景技术

丘陵山地果园地形复杂，农业劳动强度高，亟需能够自主导航的智能农机设备缓解劳动力成本高的问题。但是由于丘陵山地果园地形起伏、果树遮挡等原因，导致卫星定位误差大和经常失锁的问题，使得导航控制存在，严重阻碍了丘陵山地果园智能化的发展。

现有的解决这一问题的方法有加高卫星天线支架的长度使其高于树木的高度，同时通过位姿惯性传感器对车辆横滚俯仰导致的误差进行补偿。或者采用视觉和激光雷达的方式进行补充定位。第一种方式能够解决果树遮挡的问题，但是由于丘陵山地的地形普遍比较复杂，行驶中车体摆动较大，会引起固定支架的形变，形变与摆动幅度成正比，这种非线性形变很难通过位姿惯性传感器测得并实现实时补偿。第二种方式通过其他定位传感器补偿卫星信号的丢失，存在无法全局定位，成本和所需算力过高等问题。

所以，如何提供一种可克服丘陵果树对卫星信号遮挡并且能够减小支架摆动的云台机构，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种非道路车载卫星定位接收天线主动垂直稳定长杆云台机构，既能够大幅减小支架摆动，又能有效克服丘陵果树对卫星信号遮挡的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面本发明提供了一种非道路车载卫星定位接收天线主动垂直稳定长杆云台机构，包括云台基座、水平悬架、俯仰云台轴、横滚云台轴、横滚轴增稳电机、俯仰轴增稳电机、俯仰轴安装轴承、定位天线、天线支撑杆以及动平衡配重自动调节机构；所述水平悬架设置在云台基座上，所述俯仰轴增稳电机的定子外壳安装固定于水平悬架上，所述俯仰云台轴安装于俯仰轴安装轴承上，所述俯仰云台轴与横滚轴增稳电机定子外壳安装固定；横滚云台轴与横滚轴增稳电机的转子安装固定；所述天线支撑杆安装件固定于横滚云台轴上；所述天线支撑杆的顶端设置定位天线，所述天线支撑杆的底端设置动平衡配重自动调节机构，所述动平衡配重自动调节机构通过调节自身重心位置实现静态平衡与动态平衡的自主切换。

作为优选的技术方案，所述天线支撑杆与重力垂线之间出现偏差的时候，以俯仰角度α与横滚角度β表示俯仰偏差和横滚偏差，使用横滚轴增稳电机产生反向力矩平衡横滚偏差β，使用俯仰轴增稳电机产生反向力矩平衡俯仰偏差α，使两个偏差为0。

作为优选的技术方案，所述动平衡配重自动调节机构包括圆柱形外壳、丝杆滑块平衡配重件、底盖、丝杆减速马达、螺旋丝杆、限位螺丝、限位开关、滑槽螺丝和限旋滑槽；所述圆柱形外壳通过螺纹固定于天线支撑杆的底部，与天线支撑杆同轴；所述丝杆减速马达安装于圆柱形外壳内部，位于圆柱形外壳内腔顶部，与圆柱形外壳通过摩擦力固定；所述限位开关安装于圆柱形外壳内部，用于探测丝杆滑块平衡配重件是否到达限位；所述螺旋丝杆通过键槽与丝杆减速马达的轴连接在一起，同步旋转；所述限位螺丝安装于螺旋丝杆底部，防止滑块滑出；所述丝杆滑块平衡配重件与螺旋丝杆滑动配合，能够通过旋转上下滑动；所述限旋滑槽刻于丝杆滑块平衡配重件上与滑槽螺丝配合限制丝杆滑块平衡配重件轴向转动，滑槽螺丝通过螺孔安装于圆柱形外壳上。