四轴结构天线稳定框架及控制方法技术

本发明专利技术涉及的是一种四轴结构天线稳定框架及控制方法。包括框架部分和控制机箱；框架部包括基座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和每个框架上均装有控制电机和位置检测器。在载体姿态位置的情况下，可以检测出天线在地里坐标系下的姿态，对比此时计算出的天线系统在地理坐标系下的姿态，得到姿态差值，利用框架系统，补偿这个差值，实现天线稳定。由于船舶航行的全球化特点，本发明专利技术提出满足全球航向需求的四轴天线稳定框架结构，更有利于跟踪全天范围的目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种船用卫星天线稳定系统，本专利技术也涉及一种船用卫星天线稳 定系统的控制方法。
技术介绍
近年来，随着信息技术的发展，移动载体对于信息通信的需求明显上升，由此产生 了移动载体卫星通信的相关产品，与陆地移动通信接收稳定系统不同，船舶航行范围广，因 此为了满足船舶全球航行的需求，已有的两轴框架天线稳定系统不能满足在船舶中的使用 要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种满足船舶在全球航行过程中对卫星信号接收要求的 四轴结构天线稳定框架。本专利技术的目的还在于提供一种基于四轴结构天线稳定框架的及控 制方法。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的四轴结构天线稳定框架包括框架部分和控制机箱；框架部包括基座、方 位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和每个框架上均装有控制电机和位置检测器； 方位控制框架安装在基座上，在基座内部装有方位控制框的驱动电机和角度检测器；在方 位控制框架上安装有俯仰控制轴，通过俯仰控制轴将方位控制框架与俯仰控制框架连接， 在俯仰控制轴两端安装有俯仰轴驱动电机和俯仰轴角度检测器；俯仰控制框架与方位控制 框架两个框架平面重合时为俯仰控制框架初始位置，初始俯仰角度为零度；在俯仰框架内 安装横摇控制框，横摇框安装初始位置与俯仰框垂直，在俯仰框上下分别安装有用来驱动 横摇框的电机和角度传感器；在横摇控制框架上安装有用于姿态检测的惯性测量单元；在 横摇控制框架内，安装有垂直于横摇控制框架运动轴的用于控制天线极化角方向的极化控 制轴，天线安装在极化控制轴前端。本专利技术的四轴结构天线稳定框架还可以包括所述方位控制框架呈U型，所述俯仰控制框架和横摇控制框呈0型。基于四轴结构天线稳定框架的控制方法为天线安装在四轴结构天线稳定框架上，所述四轴结构天线稳定框架包括框架部分 和装有控制系统的控制机箱；框架部包括基座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基 座和每个框架上均装有控制电机和位置检测器；方位控制框架安装在基座上，在基座内部 装有方位控制框的驱动电机和角度检测器；在方位控制框架上安装有俯仰控制轴，通过俯 仰控制轴将方位控制框架与俯仰控制框架连接，在俯仰控制轴两端安装有俯仰轴驱动电机 和俯仰轴角度检测器；俯仰控制框架与方位控制框架两个框架平面重合时为俯仰控制框架 初始位置，初始俯仰角度为零度；在俯仰框架内安装横摇控制框，横摇框安装初始位置与俯 仰框垂直，在俯仰框上下分别安装有用来驱动横摇框的电机和角度传感器；在横摇控制框架上安装有用于姿态检测的惯性测量单元；在横摇控制框架内，安装有垂直于横摇控制框 架运动轴的用于控制天线极化角方向的极化控制轴，天线安装在极化控制轴前端；1、在港口系泊状态下，启动船用卫星天线稳定系统后，系统根据所选择的卫星参 数和地理位置参数，进行卫星天线姿态角的计算，得到天线的俯仰角和方位角；2、根据不同的俯仰角度值判断俯仰角是否70大于度；如果俯仰角小于70度执行 步骤3 ；俯仰角度大于70度执行步骤4 ；3、惯性测量单元以向量OF和XOZ成角作为俯仰角测量值，将向量FE围绕向量OF 转动的角度值定义为横摇角；控制系统将控制框架结构的方位框转至计算的方位角，俯仰框转至计算得到的俯 仰角，此时横摇框保持与俯仰框垂直状态；此时，惯性测量单元检测到的俯仰角应为计算得 到的卫星俯仰角，横摇角应为零度；当船舶航行时，由于风浪的影响，船舶出现纵横摇，惯性测量单元将测量 到纵横摇角，分别为ε⑴和δ (t)，由于载体的运动，将使得天线指向偏离原来的 方向，控制系统将根据惯性惯性测量单元和电子罗盘的输出信息，对框架系统进行控制，实现天线指向偏离方向的补偿；天线框架结构中，各框架的控制量，根据公式权利要求1.一种四轴结构天线稳定框架，包括框架部分和控制机箱；其特征是框架部包括基 座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和每个框架上均装有控制电机和位置检 测器；方位控制框架安装在基座上，在基座内部装有方位控制框的驱动电机和角度检测器； 在方位控制框架上安装有俯仰控制轴，通过俯仰控制轴将方位控制框架与俯仰控制框架连 接，在俯仰控制轴两端安装有俯仰轴驱动电机和俯仰轴角度检测器；俯仰控制框架与方位 控制框架两个框架平面重合时为俯仰控制框架初始位置，初始俯仰角度为零度；在俯仰框 架内安装横摇控制框，横摇框安装初始位置与俯仰框垂直，在俯仰框上下分别安装有用来 驱动横摇框的电机和角度传感器；在横摇控制框架上安装有用于姿态检测的惯性测量单 元；在横摇控制框架内，安装有垂直于横摇控制框架运动轴的用于控制天线极化角方向的 极化控制轴，天线安装在极化控制轴前端。2.根据权利要求1所述的四轴结构天线稳定框架，其特征是所述方位控制框架呈U 型，所述俯仰控制框架和横摇控制框呈0型。3.一种基于四轴结构天线稳定框架的控制方法，其特征是天线安装在四轴结构天线稳定框架上，所述四轴结构天线稳定框架包括框架部分和装 有控制系统的控制机箱；框架部包括基座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和 每个框架上均装有控制电机和位置检测器；方位控制框架安装在基座上，在基座内部装有 方位控制框的驱动电机和角度检测器；在方位控制框架上安装有俯仰控制轴，通过俯仰控 制轴将方位控制框架与俯仰控制框架连接，在俯仰控制轴两端安装有俯仰轴驱动电机和俯 仰轴角度检测器；俯仰控制框架与方位控制框架两个框架平面重合时为俯仰控制框架初始 位置，初始俯仰角度为零度；在俯仰框架内安装横摇控制框，横摇框安装初始位置与俯仰框 垂直，在俯仰框上下分别安装有用来驱动横摇框的电机和角度传感器；在横摇控制框架上 安装有用于姿态检测的惯性测量单元；在横摇控制框架内，安装有垂直于横摇控制框架运 动轴的用于控制天线极化角方向的极化控制轴，天线安装在极化控制轴前端；(1)、在港口系泊状态下，启动船用卫星天线稳定系统后，系统根据所选择的卫星参数 和地理位置参数，进行卫星天线姿态角的计算，得到天线的俯仰角和方位角；(2)、根据不同的俯仰角度值判断俯仰角是否70大于度；如果俯仰角小于70度执行步 骤⑶；俯仰角度大于70度执行步骤⑷；(3)、惯性测量单元以向量OF和XOZ成角作为俯仰角测量值，将向量FE围绕向量OF转 动的角度值定义为横摇角；控制系统将控制框架结构的方位框转至计算的方位角，俯仰框转至计算得到的俯仰 角，此时横摇框保持与俯仰框垂直状态；此时，惯性测量单元检测到的俯仰角应为计算得到 的卫星俯仰角，横摇角应为零度；当船舶航行时，由于风浪的影响，船舶出现纵横摇，惯性测量单元将测量到纵 横摇角，分别为ε (t)和δ (t)，由于载体的运动，将使得天线指向偏离原来的方 向，控制系统将根据惯性惯性测量单元和电子罗盘的输出信息，对框架系统进行控制，实现天线指向偏离方向的补偿；天线框架结构中，各框架的控制量，根据公式全文摘要本专利技术涉及的是一种。包括框架部分和控制机箱；框架部包括基座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和每个框架上均装有控制电机和位置检测器。在载体姿态位置的情况下，可以检测出天线在地里坐标系下的姿态，对比此时计算出的天线系统在地理坐标系下的姿态，得到姿态差值，利用框架系统，补偿这个差值，实现天线稳定。由于船舶航行的全球化特点，本专利技术提出满足全球航向需求的四本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种四轴结构天线稳定框架，包括框架部分和控制机箱；其特征是：框架部包括基座、方位控制框、俯仰控制框、横摇控制框，在基座和每个框架上均装有控制电机和位置检测器；方位控制框架安装在基座上，在基座内部装有方位控制框的驱动电机和角度检测器；在方位控制框架上安装有俯仰控制轴，通过俯仰控制轴将方位控制框架与俯仰控制框架连接，在俯仰控制轴两端安装有俯仰轴驱动电机和俯仰轴角度检测器；俯仰控制框架与方位控制框架两个框架平面重合时为俯仰控制框架初始位置，初始俯仰角度为零度；在俯仰框架内安装横摇控制框，横摇框安装初始位置与俯仰框垂直，在俯仰框上下分别安装有用来驱动横摇框的电机和角度传感器；在横摇控制框架上安装有用于姿态检测的惯性测量单元；在横摇控制框架内，安装有垂直于横摇控制框架运动轴的用于控制天线极化角方向的极化控制轴，天线安装在极化控制轴前端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，陈世同，陈广，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93