專利名稱：船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置。
背景技術(shù)：
在船行過程中想要接收衛(wèi)星信號，其核心就是解決如何在載體運動顛簸的情況 下，保持天線波束指向不變的問題，也就是如何實現(xiàn)波束的穩(wěn)定，使用戶接收端接收到穩(wěn)定 清晰的語音圖像信號的問題。 載體在移動過程中，由于其姿態(tài)或地理位置發(fā)生變化，會引起原對準(zhǔn)衛(wèi)星天線偏 離衛(wèi)星，使通信中斷，因此必須對載體的這些變化進(jìn)行隔離，使天線不受影響并始終對準(zhǔn)衛(wèi) 星，即實現(xiàn)天線相對地理坐標(biāo)系的穩(wěn)定，這是天線穩(wěn)定系統(tǒng)要解決的主要問題，也是移動載 體進(jìn)行不間斷衛(wèi)星通信的前提。 船載穩(wěn)定支架的姿態(tài)測量，要達(dá)到較高的精度，目前采用的方法主要是通過采用 高精度的激光陀螺或光纖陀螺，其造價動輒上幾十萬甚至上百萬，這給需要較高精度等級， 又有規(guī)模應(yīng)用需求的場合帶來了難以承受的成本困擾。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種低成本、高靈敏度的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài) 測量裝置，其結(jié)合近年來發(fā)展的傳感器融合技術(shù)，在保證精度的情況下，降低了系統(tǒng)成本。 本實用新型的技術(shù)方案是一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，包含天 線伺服控制處理單元、三軸微機(jī)械陀螺、加速度傳感器組、雙軸水泡測量單元、若干姿態(tài)穩(wěn) 定驅(qū)動電機(jī)及一天線座架，所述三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組設(shè)置于所述天線座架的 一俯仰軸上，所述雙軸水泡測量單元設(shè)置于所述天線座架的一俯仰轉(zhuǎn)動軸上，所述天線伺 服控制處理單元控制所述姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)，根據(jù)三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組測量 的第一數(shù)據(jù)同雙軸水平泡測量單元測量的第二數(shù)據(jù)之間的差異調(diào)整所述天線座架的姿態(tài)。 所述第一數(shù)據(jù)為初始天線姿態(tài)角度，所述第二數(shù)據(jù)為指定時間內(nèi)天線座架的姿態(tài) 變化值。 所述加速度傳感器組中加速度傳感器的數(shù)量為三個。 所述姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量為四個。 所述四個姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)分別為方位電機(jī)、俯仰電機(jī)、橫滾電機(jī)和水平泡俯仰 驅(qū)動電機(jī)。 本實用新型的優(yōu)點在于，采用常規(guī)的低成本器件，在確保姿態(tài)測量精度的基礎(chǔ)上， 極大地降低了制造成本。本實用新型提供的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置的測量精 度等級可以達(dá)到0. 1度，運動速率測量達(dá)到90度/秒，加速度200m/S2。


圖1為本實用新型船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置的框圖。
圖中涉及的附圖標(biāo)記如下所示10.三軸微機(jī)械陀螺20.加速度傳感器組30.雙軸水泡測量單元41.方位電機(jī)42.俯仰電機(jī)43.橫滾電機(jī)44.水平泡俯仰驅(qū)動電機(jī)SO-天線座架so-天線伺服控制處理單元TO.信號調(diào)理單元so.驅(qū)動器
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型提供的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置的具體 實施方式做詳細(xì)說明。 參見圖1所示， 一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，包含三軸微機(jī)械陀螺 10、由三個加速度傳感器組成的加速度傳感器組20、雙軸水泡測量單元30，四個姿態(tài)穩(wěn)定 驅(qū)動電機(jī)，分別為方位電機(jī)41 、俯仰電機(jī)42、橫滾電機(jī)43和水平泡俯仰驅(qū)動電機(jī)44，以及天 線座架50，所述三軸微機(jī)械陀螺10和加速度傳感器組20設(shè)置于所述天線座架50的一俯仰 軸上，所述雙軸水泡測量單元30設(shè)置于所述天線座架50的一俯仰轉(zhuǎn)動軸上，且該雙軸水泡 測量單元30在水平泡俯仰驅(qū)動電機(jī)44的驅(qū)動下能夠靈活轉(zhuǎn)動。此外，還包含信號調(diào)理單 元70和驅(qū)動器80。 由于船舶在海上是處于不穩(wěn)定狀態(tài)，天線所在的載體始終處于不停地?fù)u擺、俯仰、 滾動的狀態(tài)下。通過三軸微機(jī)械陀螺10、加速度傳感器組20，獲取天線初始的姿態(tài)角度，經(jīng) 過信號調(diào)理單元70將其傳送給天線伺服控制處理單元60，天線伺服控制處理單元60通過 驅(qū)動器80驅(qū)動天線座架50的三個姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)(方位電機(jī)41、俯仰電機(jī)42、橫滾電 機(jī)43)和為水泡測量單元配置的水平泡俯仰驅(qū)動電機(jī)44使得雙軸水泡測量單元30始終處 于水平狀態(tài)，這個過程可通過不斷地測量水泡得到實際輸出角度反饋而測得，與驅(qū)動電路 間形成一個閉環(huán)控制方式，這個過程可獲得的電機(jī)驅(qū)動位置反饋值即為在指定時間內(nèi)的天 線座架50的姿態(tài)變化值，與此同時，這個姿態(tài)變化值去與前者通過三軸微機(jī)械陀螺10、加 速度傳感器組20獲取到的初始的姿態(tài)角度作比較，并修正由于三軸微機(jī)械陀螺IO的溫度 漂移所帶來的姿態(tài)誤差，引導(dǎo)船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)更穩(wěn)定地指向目標(biāo)角度，整個過程是 個不斷的調(diào)整、測量再調(diào)整的閉環(huán)控制方式。 由此，本實用新型通過使用多個傳感器的集成與融合，不僅可以描述同一環(huán)境特 征的多個冗余的信息，而且可以描述不同的環(huán)境特征，更可以使信息采集和處理過程并行 化，以得到更全面、更準(zhǔn)確的信息，從而減少時間和成本，提高了整個船載衛(wèi)星天線伺服系 統(tǒng)姿態(tài)測量裝置的性能。 以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾 也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，其特征在于，包含天線伺服控制處理單元、三軸微機(jī)械陀螺、加速度傳感器組、雙軸水泡測量單元、若干姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)及一天線座架，所述三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組設(shè)置于所述天線座架的一俯仰軸上，所述雙軸水泡測量單元設(shè)置于所述天線座架的一俯仰轉(zhuǎn)動軸上，所述天線伺服控制處理單元控制所述姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)，根據(jù)三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組測量的第一數(shù)據(jù)同雙軸水平泡測量單元測量的第二數(shù)據(jù)之間的差異調(diào)整所述天線座架的姿態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述加 速度傳感器組的加速度傳感器數(shù)量為三個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述姿 態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量為四個。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，其特征在于，所述四 個姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)分別為方位電機(jī)、俯仰電機(jī)、橫滾電機(jī)和水平泡俯仰驅(qū)動電機(jī)。
專利摘要本實用新型提供了一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置，包含天線伺服控制處理單元、三軸微機(jī)械陀螺、加速度傳感器組、雙軸水泡測量單元、若干姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)及一天線座架，所述三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組設(shè)置于所述天線座架的一俯仰軸上，所述雙軸水泡測量單元設(shè)置于所述天線座架的一俯仰轉(zhuǎn)動軸上，所述天線伺服控制處理單元控制所述姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機(jī)，根據(jù)三軸微機(jī)械陀螺和加速度傳感器組測量的第一數(shù)據(jù)同雙軸水平泡測量單元測量的第二數(shù)據(jù)之間的差異調(diào)整所述天線座架的姿態(tài)。本實用新型船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量裝置采用常規(guī)的低成本器件，在確保姿態(tài)測量精度的基礎(chǔ)上，極大地降低了制造成本。
文檔編號G01C1/00GK201466207SQ20092007759
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者堵星宇 申請人:上海詠星商務(wù)信息咨詢有限公司