天线伺服跟踪系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天线伺服跟踪系统，它包含天线转台和控制箱，其特征在于控制箱的输出口连接天线转台，而输入口连接ＰＣ机，ＰＣ机的输入口连接数传电台、ＧＰＳ接收机以及经控制箱连接天线转台上的方位传感器。本发明专利技术的结构紧凑，价格低廉，重量轻，便于携带，使用时安全可靠，能实时跟踪飞行器，提高数据链的传输效果，减轻天线系统本身产生的干扰的目的。本发明专利技术适用于各种无人机。

【技术实现步骤摘要】
天线伺服跟踪系统
本专利技术涉及一种天线伺服跟踪系统，是一种主要用于无人机的数据链传输的天线伺服跟踪系统。
技术介绍
随着通信中所选择的天线频段越来越高，天线的波束宽度越来越窄，已经达到几度甚至零点几度，使得对天线伺服系统的要求越来越高。加上无人机越来越多地进入民用领域，对于成本昂贵、操作繁琐，携带不便的天线系统实际上是名存实亡，难以投入市场。现有技术中，对伺服天线已有人研究。目前大部分天线伺服系统都是采用二维扫描，转台比较笨重，控制器比较复杂，南京理工大学报道了一种天线伺服系统，整个系统的控制器由显示与键盘板、测量与控制板、激磁信号、方位传感器、俯仰传感器、极化传感器和电机控制器组成，整个系统的成本相对于一个无人机飞行平台来说没有价格优势，而且系统比较庞大，能耗高，总体上不利于推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天线伺服跟踪系统，其结构紧凑，价格低廉，重量轻，便于携带，操作方便，并能达到实时跟踪飞行器，提高数据链的传输效果，减轻天线系统本身产生的干扰。为了实现这样的目的，本专利技术的构思是：提供一种基于COMPASS的天线伺服系统，由控制箱、PC机、转台、高增益天线等组成。处理主机采用PC机，由于在整个飞行控制系统里面都会用到PC机，这里我们只需要扩展两个串行通讯口就可以利用现有的资源，减轻系统的复杂性和成本。转台采用交流电机驱动，体积、重量和成本都可以减到很小，而且通过处理后运转很平稳，驱动能力强，与由步进电机驱动的系统相比，价格要便宜得多。控制箱主要是把电源和PC机的控制命令转化成控制信号传给天线转台，同时把方位传感器和GPS信号以及视频信号传给PC机处理，它体积小、重量轻，安全可靠。本专利技术采用下述技术方案：一种天线跟踪伺服跟踪系统，包括天线转台和控制箱，其特征在于控制箱的输出-->口连接天线转台，而输入口连接PC机，PC机的输入口连接数传电台、GPS接收机以及经控制箱连接天线转台上的方位传感器。上述的天线转台的结构是：转台构架内安置一个电动机和线路转接板，电动机通过齿轮带动转台顶部的可调接口支架，可调接口支架安装高增益天线而中心安置方位传感器；线路转接板经过滤后的电源连接电动机，并通过中心管连接方位传感器，方位传感器的信号线通过中心管和线路转接板，再经过控制箱连接PC机，高增益天线的信号线经转台上的一个视频接口经控制箱连接PC机。上述的系统的电路结构是：220V交流电源经控制箱内的电源滤波器、空气开关和固态继电器后连接天线转台；一个PC机的输入连接GPS接收机、数传电台和方位传感器，而输出口接入控制箱，在控制箱内经电平转换器、单片机和驱动放大器后连接固态继电器。上述的控制箱中的电平转换器由一块MAX232CPE型芯片和四个电容构成，单片机电路由一块AT89C2051型芯片、一个晶振、三个电容和一个电阻构成，驱动放大器由一块MC1413P型芯片、两个发光二极管和一个电阻构成，固态继电器采用两个GJ1-V型固态继电器。本专利技术的工作原理如下：如图所示，220V的交流电经过电源滤波器以后，通过空气开关，然后接到固态继电器的交流端引脚上，同时PC机把地面的GPS数据读进来作为天线位置的坐标点，再把数传电台传回来的飞行器的位置信号读进来，计算出天线坐标点和飞行器当前位置连线的方位角，每秒钟读取一次数据，在这一秒钟内同时向方位传感器发送30次读数据信号，就会得到30组数据，然后进行平滑处理后用来与前面求得的方位角进行比较，算出角度差，再利用差值来发命令信号，命令信号通过RS232电平转换传送到单片机，单片机根据该命令发出控制信号，通过达林顿管MC1413P驱动两个固态继电器，控制转台的启停和正反转。本专利技术与现有技术相比，具有如下显而易见的突出特点和显著优点：本专利技术的结构紧凑，价格低廉，重量轻，便于携带，使用时安全可靠，能实时跟踪飞行器，提高数据链的传输效果，减轻天线系统本身产生的干扰的目的。本专利技术适用于各种无人机。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的系统结构图图2是图1示例的系统电路结构框图图3是图1示例的系统原理图-->图4是图1示例单片机根据PC机命令发送控制信号的软件流程图图5是图1示例的上位机的程序框图具体实施方式本专利技术的一个优选实施例是：参见图1，本天线跟踪伺服跟踪系统，包括天线转台5和控制箱3，其特征在于控制箱3的输出口连接天线转台5，而输入口连接PC机1，PC机1的输入口连接数传电台4、GPS接收机2以及经控制箱3连接天线转台5上的方位传感器8。天线转台5的结构是：转台构架内安置一个电动机11和线路转接板13，电动机11通过齿轮带动转台顶部的可调接口支架9，可调接口支架9安装高增益天线7而中心安置方位传感器8；线路转接板13经过滤后的电源连接电动机11，并通过中心管12连接方位传感器8，方位传感器8的信号线通过中心管12和线路转接板13，再经过控制箱3连接PC机1，高增益天线7的信号线经转台上的一个视频接口6经控制箱3连接PC机1。系统的电路结构是：220V交流电源经控制箱3内的电源滤波器14、空气开关15和固态继电器16后连接天线转台5；一个PC机1的输入连接GPS接收机2、数传电台4和方位传感器8，而输出口接入控制箱3，在控制箱3内经电平转换器17、单片机18和驱动放大器19后连接固态继电器16。控制箱3中的电平转换器17由一块MAX232CPE型芯片和四个电容C1-C4构成，单片机电路18由一块AT89C2051型芯片、一个晶振Y1、三个电容C5-C7和一个电阻R1构成，驱动放大器19由一块MC1413P型芯片、两个发光二极管D1、D2和一个电阻R2构成，固态继电器16采用两个GJ1-V型固态继电器。参见图4，利用串口中断来接收主机信号，如果判断到串行口有数据输入，就把数据读进来然后进行数据的校验，如果数据正确就根据这个数据产生控制信号，反之就要求主机重新发送。参见图5，给出上位机的程序框图。首先对方位传感器进行硬铁补偿和正北校正，然后设置好GPS的数据格式(GPGGA)，读取GPS数据，根据GPS的CHECKSUM判断数据是否正确，如果数据正确取出GPGGA数据，求出经纬度和高度值，定出两点连线的方位角。如果数据错误，就重新读取下一个GPS的值。同时，发出指令读取当前天线的角度信息，本系统取30次的角度值进行平滑处理后参与运算。两个角度值都是以正北为基准，最后进行比较，发出控制命令给单片机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线跟踪伺服跟踪系统，包括天线转台（５）和控制箱（３），其特征在于控制箱（３）的输出口连接天线转台（５），而输入口连接ＰＣ机（１），ＰＣ机（１）的输入口连接数传电台（４）、ＧＰＳ接收机（２）以及经控制箱（３）连接天线转台（５）上的方位传感器（８）。

【技术特征摘要】
CN 2003-12-11 20031010926951.一种天线跟踪伺服跟踪系统，包括天线转台(5)和控制箱(3)，其特征在于控制箱(3)的输出口连接天线转台(5)，而输入口连接PC机(1)，PC机(1)的输入口连接数传电台(4)、GPS接收机(2)以及经控制箱(3)连接天线转台(5)上的方位传感器(8)。2.根据权利要求1所述的天线跟踪伺服跟踪系统，其特征在于天线转台(5)的结构是：转台构架内安置一个电动机(12)和线路转接板(13)，电动机(12)通过齿轮带动转台顶部的可调接口支架(9)，可调接口支架(9)安装高增益天线(7)而中心安置方位传感器(8)；线路转接板(13)经过滤后的电源连接电动机(12)，并通过中心管(12)连接方位传感器(8)，方位传感器(8)的信号线通过中心管(12)和线路转接板(13)，再经过控制箱(3)连接PC机(1)，高增益天线(7)的信号线经转台上的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔开军，罗均，蒋蓁，邓寅喆，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]