无人机高空基站机载天线伺服机构制造技术

无人机高空基站机载天线伺服机构，包括伺服电机、伺服控制器以及基站天线安装架。基站天线安装架包括支脚、与支脚连接的U型支座和传动轴；基站天线安装架通过支脚安装在无人机中段设备舱底部平板上，U型支座通过无人机中段设备舱上的维护窗口伸出，传动轴固定连接在U型支座一个立面上，基站天线一侧与所述传动轴固定连接，另一侧通过轴承固定在U型支座另一个立面上；伺服控制器装在无人机设备舱中，伺服电机与传动轴连接，伺服控制器和伺服电机通过电缆连接，本实用新型专利技术能够对无人机高空基站定向天线波束角度进行动态控制，稳定波束覆盖角度，满足天线波束指向要求，形成基站信号的连续覆盖区域，服务于应急通信救援。

Aerial antenna servo mechanism of UAV high altitude base station

The aerial antenna servo mechanism of the UAV high altitude base station, including the servo motor, the servo controller and the base station antenna mounting frame. Base station antenna mounting bracket comprises a support leg, and leg connected U type bearing and shaft; base station antenna mounting bracket is installed in the middle of the UAV equipment cabin bottom plate through a support foot, U type bearing by UAV equipment cabin on the middle of the maintenance window extends, the drive shaft is fixedly connected in a vertical bearing type U on the side of base station antenna and the transmission shaft is fixedly connected with the other side of the bearing is fixed on the U bearing another facade; servo controller installed in the UAV equipment cabin, the servo motor is connected with the transmission shaft, servo controller and servo motor are connected by a cable, the utility model can carry out dynamic control of UAV high altitude base station directional antenna beam angle, stable beam angle of coverage, to meet the requirements of the antenna beam, forming a continuous coverage area of the base station signal, to rescue emergency communication service.

【技术实现步骤摘要】
无人机高空基站机载天线伺服机构
本技术涉及无人机高空基站机载天线伺服机构，可应用于无人机高空基站系统对任务区域的连续覆盖，还可推广应用于通信、测向定位、光电载荷稳瞄等方面。
技术介绍
在无人机高空基站作业任务时，天线作为高空基站设备的一部分，负责基站主机和地面移动终端之间的通信。基站天线一般采用定向波束，受无人机平台飞行过程中姿态变化的影响，天线波束角度变化较为剧烈，造成机载天线波束角度产生较大变化，地面移动通信覆盖区域大范围移动，导致基站信号难以连续覆盖，因此多数区域难以完成连续通话，因此需要天线伺服机构补偿飞机姿态的影响，确保通信链路畅通。但目前无人机平台缺乏基站天线伺服机构，影响无人机信号连续覆盖。
技术实现思路
本技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供无人机高空基站机载天线伺服机构，能够对无人机高空基站定向天线波束角度进行动态控制，稳定波束覆盖角度，满足天线波束指向要求，形成基站信号的连续覆盖区域，服务于应急通信救援。本技术的技术解决方案是：无人机高空基站机载天线伺服机构，包括伺服电机、伺服控制器以及基站天线安装架；所述基站天线安装架包括支脚、与支脚连接的U型支座、传动轴、第一轴承和第二轴承；基站天线安装架通过支脚安装在无人机中段设备舱底部平板上，U型支座通过无人机中段设备舱上的维护窗口伸出，传动轴固定连接在U型支座一个立面上，基站天线一侧通过第二轴承与所述传动轴固定连接，另一侧通过第一轴承固定在U型支座另一个立面上；伺服控制器安装在无人机中段设备舱中，与机上飞控计算机连接，伺服电机与所述传动轴连接，伺服控制器和伺服电机通过电缆连接。所述U型支座水平面与无人机中段设备舱上的维护窗口形状相匹配，且伸出无人机中段设备舱上的维护窗口后，所述U型支座水平面与无人机中段设备舱舱体平行且紧密贴合。所述传动轴上安装有限位机械挡块，用于将传动轴的转动范围限制在(-40°，+40°)。所述安装传动轴的U型支座立面上还设计有光电限位开关，用于将传动轴的转动范围限制在(-40°，+40°)。所述基站天线的初始位置满足：基站天线的零度角与无人机机身基准平面垂直。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：(1)本技术设计了无人机高空基站机载天线伺服机构，能够对无人机高空基站定向天线波束角度进行动态控制，稳定波束覆盖角度，满足天线波束指向要求，形成基站信号的连续覆盖区域，服务于应急通信救援。(2)现有集成在光电、SAR等高精密载荷设备内部的伺服机构，多基于载荷图像匹配、目标特征提取等需求进行设计，技术复杂度高，成本高昂，无法直接移植到无人机高空基站使用。本技术的高空基站机载天线伺服机构，相较于上述伺服机构，功能进行了精简设计，既能够满足无人机高空基站信号连续覆盖需求，又降低了成本，提高了环境适应性。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为局部放大图。具体实施方式高空基站天线多为定向天线，受无人机平台特别是固定翼无人机飞行过程中姿态变化的影响，天线波束角度变化较为剧烈，本技术在无人机高空基站系统的基础上，集成基站天线伺服机构，利用无人机高空基站天线伺服机构进行姿态动态补偿，稳定波束覆盖角度，满足系统使用要求。无人机高空基站伺服机构组成如图1所示，无人机高空基站机载天线伺服机构，包括伺服电机1、伺服控制器5以及基站天线安装架4。基站天线安装架4包括支脚41、U型支座42、传动轴43和第一轴承44、第二轴承45。基站天线安装架4通过支脚41安装在无人机中段设备舱底部平板上，支脚41另一端连接有U型支座42，该U型支座42通过无人机中段设备舱(机腹位置)上的维护窗口伸出，传动轴43固定连接在U型支座42一个立面上，基站天线3一侧通过第二轴承45与传动轴固定连接，另一侧通过第一轴承44固定在U型支座42另一个立面上。伺服控制器5安装在无人机中段设备舱6中，与机上飞控计算机连接，伺服电机1与所述传动轴43连接，伺服控制器5和伺服电机1通过电缆连接。U型支座42水平面与无人机中段设备舱上的维护窗口形状相匹配，且伸出无人机中段设备舱上的维护窗口后，U型支座42水平面与无人机中段设备舱舱体平行且紧密贴合。局部放大图如图2所示。基站天线3的初始位置满足：基站天线3的零度角与无人机机身基准平面垂直。伺服电机相对于该零度角进行天线一维角度补偿。基站天线3通过基站天线安装架4完成与无人机的机械安装、结构校准与机械限位。传动轴43上安装有限位机械挡块7，用于将基站天线安装架传动轴的转动范围限制在(-40°，+40°)。为了进一步保证传动轴转动的可靠性，将其转动范围非常可靠地限制在(-40°，+40°)，安装传动轴的U型支座42立面上还设计有光电限位开关2。伺服控制器5接收机上飞控计算机输出的姿态信息，根据该姿态信息得到天线转向控制指令，输出给伺服电机；伺服电机1根据该天线转向控制指令驱动传动轴43转动。传动轴43转动带动基站天线做±40°一维摇摆运动。本技术中基站天线安装架安装于无人机中段设备舱机腹位置，满足飞行过程中对地覆盖的无线电通视要求。该基站天线安装架通过挡块进行机械限位结构设计，确保设备及飞行平台安全。另外，在基站天线安装架上设置光电开关，用于指示机械限位角度，确保伺服电机转动角度不会超限，并能对机械位置进行校准。本技术无人机高空基站系统集成天线伺服机构，飞抵受灾区域进行作业盘旋，基站天线伺服机构采集无人机平台姿态信息进行天线角度实时控制，以补偿无人机飞行过程中飞行姿态改变造成的天线波束指向偏转，使天线主瓣波束指向始终保持同一指向。在高空基站入网工作后，对城市重点局部区域进行连续覆盖，替换地面受损毁的基站设施，服务于灾区移动通信服务，作为应急救援的重要甚至唯一的指挥通信手段。本技术中，无人机飞行过程中滚转角度将在±40°范围内频繁转动，滚转角速率小于15°/s，天线角度控制精度为±3°，基站天线伺服机构将实时响应完成滚转角度补偿。而无人机俯仰角度波动范围较小，无需特殊补偿。在CH-4无人机高空基站系统的基础上，按照本技术的方案集成基站天线伺服机构，经过地面闭环静态测试、无人机系统联调联试效果良好，技术指标满足设计要求。在河北保定易县，该CH-4无人机平台6载频GSM基站设备按照预定航迹飞行，通过卫星链路实现基站设备到移动交换中心的入网工作，实现测区手机终端的连续通话，完成了无人机高空基站系统演示验证飞行。测试通信覆盖半径(>－100dB)南向约7.7公里、北向6.0公里，测试效果达到了预期目的。本次飞行试验过程中，无人机搭载高空基站天线伺服机构正常工作，实时补偿无人机大滚转角度姿态变化，确保基站信号的区域连续覆盖，圆满完成了无人机高空基站系统试验，得到了中国移动通信集团公司的认可。说明本技术能够达到预期效果。本技术未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人机高空基站机载天线伺服机构，其特征在于：包括伺服电机(1)、伺服控制器(5)以及基站天线安装架(4)；所述基站天线安装架(4)包括支脚(41)、与支脚连接的U型支座(42)、传动轴(43)、第一轴承(44)和第二轴承(45)；基站天线安装架(4)通过支脚(41)安装在无人机中段设备舱底部平板上，U型支座(42)通过无人机中段设备舱上的维护窗口伸出，传动轴(43)固定连接在U型支座(42)一个立面上，基站天线(3)一侧通过第二轴承(45)与所述传动轴固定连接，另一侧通过第一轴承(44)固定在U型支座(42)另一个立面上；伺服控制器(5)安装在无人机中段设备舱(6)中，与机上飞控计算机连接，伺服电机(1)与所述传动轴(43)连接，伺服控制器(5)和伺服电机(1)通过电缆连接。

【技术特征摘要】
1.无人机高空基站机载天线伺服机构，其特征在于：包括伺服电机(1)、伺服控制器(5)以及基站天线安装架(4)；所述基站天线安装架(4)包括支脚(41)、与支脚连接的U型支座(42)、传动轴(43)、第一轴承(44)和第二轴承(45)；基站天线安装架(4)通过支脚(41)安装在无人机中段设备舱底部平板上，U型支座(42)通过无人机中段设备舱上的维护窗口伸出，传动轴(43)固定连接在U型支座(42)一个立面上，基站天线(3)一侧通过第二轴承(45)与所述传动轴固定连接，另一侧通过第一轴承(44)固定在U型支座(42)另一个立面上；伺服控制器(5)安装在无人机中段设备舱(6)中，与机上飞控计算机连接，伺服电机(1)与所述传动轴(43)连接，伺服控制器(5)和伺服电机(1)通过电缆连接。2.根据权利要求1所述的无人机高空...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴善溪，王诚，周文峰，欧忠明，
申请(专利权)人：彩虹无人机科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13