具有运动平台和背驮式组件的三轴座架制造技术

一种适于安装在移动结构上的旋转稳定的跟踪天线系统，其包括三轴座架，用于绕着第一方位轴、第二横向水平轴和第三俯仰轴支撑天线；三轴驱动组件，用于使垂直支撑组件相对于底座组件绕着第一方位轴旋转，横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件绕着第二横向水平轴枢转，和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件绕着第三俯仰轴枢转；运动平台组件，其固定至俯仰框架组件并随之可动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及用于跟踪天线的座架，并且更具体地，涉及用在船舶和其它移动应用上的卫星跟踪天线座架以及使用它们的方法。
技术介绍
本专利技术特别适合用在船舶上，其中，操作天线被操纵来跟踪发射站，比如通信卫星，虽然船舶在海上会有滚动、俯仰、横摆以及转向运动。用于船载卫星通信终端的天线通常是高度定向的。为了有效地操作这样的天线，必须连续且精确地按朝向卫星的方向指向它们。当船舶改变其地理位置，或者当卫星改变其在轨道上的位置，并且当船舶滚动、俯仰、横摆以及转向时，安装在船上的天线往往会指错方向。除了这些干扰之外，天线将经受其它的外界应力，比如由船用机械引起的振动和由波浪冲击引起的震动。所有的这些影响必须得到补偿，以使得天线指向可精确地被定向且保持在这样的方向上。近二十年来，Sea Tel公司已制造了授予Matthews的美国专利第5419521号里描述的那种类型的天线系统。这样的天线系统具有三轴座架并且带有安装在称为“水平平台”或“水平笼”的结构里的射流倾斜传感器(fluidic tilt sensor)或射流液位传感器(fluidic level sensor),以便提供精确稳定的水平基准,用于引导伺服稳定的天线产品。例如，所述‘521专利示出了水平平台(45)和射流倾斜传感器(54)，分别示出在图3和图7A中。射流倾斜传感器产生相对于地球重力矢量的非常稳定的倾斜角度测量，但是仅在有限的角度范围+/-30°至+/-40°上。由于天线系统的指向角可从0°变至90°，然而，不可直接将这样的射流倾斜传感器安装至天线。相反，必须将该射流倾斜传感器安装在与天线指向角相反旋转的结构里，从而该结构始终保持在相对于当地水平线处于基本上水平的高度且垂直于地球的重力矢量。例如，如图1所示，可将射流倾斜传感器安装在水平平台结构20里，通过传动带23或其它合适的装置，由水平平台驱动马达22使该结构与天线指向角相反旋转。除了用于俯仰轴的射流倾斜传感器之外，该水平平台结构通常结合有用于横向水平轴(cross-level axis)的第二射流倾斜传感器和三个惯性旋转速率传感器。虽然该水平平台设计工作得非常好，但是该水平平台结构的构造增加了该天线系统的复杂性和成本。即，如图1所示，水平平台结构20自身、可旋转地支撑着该结构的轴承、驱动马达22、传动带23和相关的滑轮以及旋转地驱动和支撑该结构的硬件给整个天线系统增加了相当大的复杂性和成本。此外，将驱动马达连接至水平平台结构的电气线束25基本上位于靠近雷达设备的户外环境中，并且该线束必须与屏蔽电缆编织，这进一步增加了相当多的成本。成本低廉且稳定的重力基准传感器具有的最小范围为O至90°，再加上预期的切向加速度范围为+/-30至+/-45度，这是所期望的。因此，为跟踪天线提供改进的座架和控制组件，它们具有改进的装置，以便提供简化的水平参考组件，从而克服公知座架的上述及其它缺点，这将会很有用。
技术实现思路
本专利技术的一方面是针对一种适于安装在移动结构上的旋转稳定的跟踪天线系统。该天线系统包括三轴座架，用于支撑天线绕着第一方位轴、第二横向水平轴和第三俯仰轴；三轴驱动组件，用于使垂直支撑组件相对于底座组件绕着第一方位轴旋转，横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件绕着第二横向水平轴枢转，和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件绕着第三俯仰轴枢转；运动平台组件，其固定至俯仰框架组件并随之可动，三个正交安装的角速率传感器，其布置在运动平台组件上，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动，三轴重力加速度计，其安装在运动平台组件上且用于确定真正的零重力基准；以及控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且用于控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。根据权利要求1所述的天线系统，其中，预先确定的X轴、Y轴和Z轴可以相互正交。三轴重力加速度计可包括安装在运动平台组件上的第一两轴重力加速度计和安装在运动平台组件上的第二重力加速度计，第二重力加速度计与第一重力加速度计正交安装。第二重力加速度计可以是与第一重力加速度计正交安装的两轴重力加速度计。所述天线系统可包括三轴座架，用于支撑天线绕着第一方位轴、第二横向水平轴和第三俯仰轴；三轴驱动组件，用于使垂直支撑组件相对于底座组件绕着第一方位轴旋转，横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件绕着第二横向水平轴枢转，和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件绕着第三俯仰轴枢转；运动平台组件，其包括固定至俯仰框架组件并随之可动的外壳，在该外壳里的运动平台子组件，三个正交安装的角速率传感器，其布置在运动平台子组件上，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动，和三轴重力加速度计，其安装在运动平台子组件上且用于确定真正的零重力基准；以及控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且用于控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。预先确定的X轴、Y轴和Z轴可以相互正交。三轴重力加速度计可包括安装在运动平台子组件上的第一两轴重力加速度计和安装在运动平台子组件上的第二重力加速度计，第二重力加速度计与第一重力加速度计正交安装。第二重力加速度计可以是与第一重力加速度计正交安装的两轴重力加速度计。所述天线系统可包括三轴座架，用于绕着三根轴支撑天线，该座架包括尺寸且构造为用于安装至移动结构的底座组件，垂直支撑组件，其绕着第一方位轴旋转地安装在底座组件上，横向水平框架组件，其绕着第二横向水平轴枢转地安装在垂直支撑组件上，和俯仰框架组件，其支撑着所述跟踪天线且绕着第三俯仰轴枢转地安装在横向水平框架组件上；三轴驱动组件，其包括方位驱动器，用于使垂直支撑组件相对于底座组件旋转，横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件枢转，和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件枢转；运动平台组件，其包括固定至俯仰框架组件并随之可动的外壳，三个正交安装的角速率传感器，其布置在外壳里，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动，第一两轴重力加速度计，其安装在外壳里，和第二重力加速度计，其安装在外壳里，与第一重力加速度计正交，其中，第一和第二重力加速度计用于确定真正的零重力基准；以及控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。预先确定的X轴、Y轴和Z轴可以相互正交。俯仰框架组件可具有的旋转范围为至少90°。不管俯仰框架组件的角度为多少，第一和第二重力加速度计可精确到1°以内。第一和第二重力加速度计中的至少一个可以是微电子机械系统(MEMS)加速计。用非编织的线束将第一和第二重力加速度计中的至少一个可操作地连接至控制电路。第一和第二重力加速度计中的至少一个在_40°C至+125°C的工作温度范围之内可具有的最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.27 US 61/358,938;2011.03.14 US 61/452,6391.一种适于安装在移动结构上的旋转稳定的跟踪天线系统，该天线系统包括: 三轴座架，用于绕着第一方位轴、第二横向水平轴和第三俯仰轴支撑天线； 三轴驱动组件，用于使垂直支撑组件相对于底座组件绕着第一方位轴旋转；横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件绕着第二横向水平轴枢转；和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件绕着第三俯仰轴枢转； 运动平台组件，其固定至俯仰框架组件并随之可动，三个正交安装的角速率传感器，其布置在运动平台组件上，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动，和三轴重力加速度计，其安装在运动平台组件上且用于确定真正的零重力基准；以及 控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且用于控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。2.根据权利要求1所述的天线系统,其中，预先确定的X轴、Y轴和Z轴相互正交。3.根据权利要求1所述的天线系统，其中，三轴重力加速度计包括安装在运动平台组件上的第一两轴重力加速度计和安装在运动平台组件上的第二重力加速度计,第二重力加速度计与第一重力加速度计正交安装。4.根据权利要求3所述的天线系统，其中，第二重力加速度计是与第一重力加速度计正交安装的两轴重力加速度计。5.一种适于安装在移动结构上的旋转稳定的跟踪天线系统，该天线系统包括: 三轴座架，用于绕着第一方位轴、第二横向水平轴和第三俯仰轴支撑天线； 三轴驱动组件，用于使垂直支撑组件相对于底座组件绕着第一方位轴旋转；横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件绕着第二横向水平轴枢转；和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件绕着第三俯仰轴枢转； 运动平台组件，其包括固定至俯仰框架组件并随之可动的外壳，在该外壳里的运动平台子组件，三个正交安装的角速率传感器，其布置在运动平台组件上，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动，和三轴重力加速度计，其安装在运动平台子组件上且用于确定真正的零重力基准；以及 控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且用于控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。6.根据权利要求1所述的天线系统,其中，预先确定的X轴、Y轴和Z轴相互正交。7.根据权利要求1所述的天线系统，其中，三轴重力加速度计包括安装在运动平台组件上的第一两轴重力加速度计和安装在运动平台组件上的第二重力加速度计,第二重力加速度计与第一重力加速度计正交安装。8.根据权利要求3所述的天线系统，其中，第二重力加速度计是与第一重力加速度计正交安装的两轴重力加速度计。9.一种适于安装在移动结构上的旋转稳定的跟踪天线系统，该天线系统包括: 三轴座架，用于绕着三根轴支撑天线，该座架包括尺寸为且构造为安装至移动结构的底座组件；垂直支撑组件，其绕着第一方位轴旋转地安装在底座组件上；横向水平框架组件，其绕着第二横向水平轴枢转地安装在垂直支撑组件上；和俯仰框架组件，其支撑着所述跟踪天线且绕着第三俯仰轴枢转地安装在横向水平框架组件上； 三轴驱动组件，其包括方位驱动器，用于使垂直支撑组件相对于底座组件旋转；横向水平驱动器，用于使横向水平框架组件相对于垂直支撑组件枢转；和俯仰驱动器，用于使俯仰框架组件相对于横向水平框架组件枢转； 运动平台组件，其包括固定至俯仰框架组件并随之可动的外壳；三个正交安装的角速率传感器，其布置在外壳里，用于感测绕着俯仰框架组件的预先确定的X轴、Y轴和Z轴的运动；第一两轴重力加速度计，其安装在外壳里；和第二重力加速度计，其安装在外壳里，与第一重力加速度计正交，其中，第一和第二重力加速度计用于确定真正的零重力基准；以及 控制单元，其基于绕着所述预先确定的X轴、Y轴和Z轴的感测的运动和所述真正的零重力基准，用于确定俯仰框架组件的实际位置，并且控制方位驱动器、横向水平驱动器和俯仰驱动器，以便将俯仰框架组件定位在期望的位置。10.根据权利要求9所述的天线系统，其中，预先确定的X轴、Y轴和Z轴相互正交。11.根据权利要求9所述的天线系统，其中，俯仰框架组件具有的旋转范围为至少90。。12.根据权利要求11所述的天线系统，其中，不管俯仰框架组件的角度，第一和第二重...

【专利技术属性】
技术研发人员：P布兰尼，
申请(专利权)人：西泰尔股份有限公司，
类型：
国别省市：