本發(fā)明涉及一種isar成像試驗高精度指向裝置，屬于遙感領(lǐng)域isar地面試驗設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

gf-3衛(wèi)星是一顆具備高分辨率成像能力的c頻段多極化合成孔徑雷達(dá)成像衛(wèi)星。gf-3衛(wèi)星可靠性要求高，為達(dá)到8年壽命末期成像指標(biāo)要求，需要在地面對sar分系統(tǒng)及sar天線的功能性能進行充分的驗證。常規(guī)的總裝廠電測及各項環(huán)境試驗無法完成星地間無線鏈路的閉環(huán)驗證。同時由于gf-3衛(wèi)星sar天線尺寸大，無法通過機載掛飛或地面跑車進行無線成像試驗，因此衛(wèi)星總體設(shè)計了isar成像試驗，其試驗數(shù)據(jù)及成像結(jié)果是對gf-3衛(wèi)星總裝廠電測結(jié)果的有益補充。

本次試驗為國內(nèi)首次應(yīng)用星載sar系統(tǒng)進行的isar成像試驗，無相關(guān)經(jīng)驗可供參考，只能依靠地面工裝的高精度調(diào)整來實現(xiàn)sar系統(tǒng)的高精度指向，從而實現(xiàn)空間目標(biāo)的捕獲。由于天宮一號、國際空間站等空間目標(biāo)軌道高、目標(biāo)小、飛速極快，極難捕獲，地面工裝調(diào)整及指向精度的微小誤差，即可導(dǎo)致空間目標(biāo)捕獲的丟失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種isar成像試驗高精度指向裝置，可使sar天線在地面上具備對空間目標(biāo)進行成像的精確指向條件，通過該裝置的高精度指向可獲得成像數(shù)據(jù)形成空間目標(biāo)圖像，為gf-3衛(wèi)星星地間無線鏈路閉環(huán)驗證及在軌圖像指標(biāo)預(yù)估提供數(shù)據(jù)支撐，為后續(xù)sar天線研制提供經(jīng)驗借鑒。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種isar成像試驗高精度指向裝置，包括天線面板支架、水平方向旋轉(zhuǎn)體、豎直方向旋轉(zhuǎn)體；

天線面板支架為獨立剛體支架；

水平方向旋轉(zhuǎn)體包括轉(zhuǎn)向支撐托架、旋轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸支架、第一提升滑輪、第二提升滑輪、第一提升拉索、第二提升拉索、提升支架、翻轉(zhuǎn)刻度盤、翻轉(zhuǎn)懸錘指針、第一提升電機、第二提升電機；

豎直方向旋轉(zhuǎn)體包括底部支架、轉(zhuǎn)向軸承裝置、轉(zhuǎn)向腳輪、圓弧滑軌、調(diào)節(jié)地腳、轉(zhuǎn)向刻度盤、旋轉(zhuǎn)電機、微調(diào)鎖止裝置；

轉(zhuǎn)向軸承裝置位于isar試驗高精度指向裝置底部正中，并與地面緊固聯(lián)接，其旋轉(zhuǎn)中心作為整套裝置旋轉(zhuǎn)中心；轉(zhuǎn)向刻度盤安裝在底部支架上，底部支架一端與轉(zhuǎn)向軸承裝置相連，另一端安裝有轉(zhuǎn)向腳輪；通過調(diào)節(jié)地腳調(diào)節(jié)圓弧滑軌水平，并保證sar天線與天線面板支架水平，實現(xiàn)天線測試初始狀態(tài)水平；旋轉(zhuǎn)電機推動轉(zhuǎn)向腳輪沿圓弧滑軌滾動，通過圓弧滑軌上的微調(diào)鎖止裝置進行角度微調(diào)，并在轉(zhuǎn)向刻度盤讀取設(shè)定示數(shù)，最后通過圓弧滑軌上的微調(diào)鎖止裝置進行鎖定，實現(xiàn)豎直方向的角度調(diào)整；

轉(zhuǎn)軸支架、提升支架均與底部支架相連，第一提升拉索、第一提升滑輪均與提升支架相連，旋轉(zhuǎn)軸、天線面板支架均與轉(zhuǎn)向支撐托架連接；所述旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸支架實現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)配合；翻轉(zhuǎn)刻度盤、翻轉(zhuǎn)懸錘指針固定在天線面板支架上，在提升過程中，翻轉(zhuǎn)懸錘指針將在重力作用下始終保持豎直方向，翻轉(zhuǎn)刻度盤隨天線面板支架一起轉(zhuǎn)動，翻轉(zhuǎn)懸錘指針在翻轉(zhuǎn)刻度盤所指示數(shù)即為翻轉(zhuǎn)角度；第一提升電機啟動后帶動第一提升拉索繞第一提升滑輪轉(zhuǎn)動，第二提升電機啟動后帶動第一提升拉索繞第一提升滑輪轉(zhuǎn)動，從而引起第一提升拉索、第二提升拉索長度的變長或縮短，第一提升拉索、第二提升拉索另一端均與轉(zhuǎn)向支撐托架相連，第一提升拉索、第二提升拉索長度的變化引起轉(zhuǎn)向支撐托架的提升或降低；通過旋轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)軸支架的u型槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，共同提升或降低轉(zhuǎn)向支撐托架，并通過翻轉(zhuǎn)刻度盤、翻轉(zhuǎn)懸錘指針指示指定旋轉(zhuǎn)角度，直至滿足測試要求。

所述轉(zhuǎn)向軸承裝置選用滾珠軸承。

所述轉(zhuǎn)向支撐托架采用1cr18ni9ti的方型不銹鋼焊接而成，托架上有兩根橫梁，均采用120mm×120mm實心方鋼板。

所述第一提升拉索、第二提升拉索所采用的鋼索直徑大于10mm。

所述提升支架采用可雙向組裝模式，分別用于isar試驗高精度指向裝置的水平方向正向與反向角度調(diào)整。

所述旋轉(zhuǎn)軸有兩組，可與轉(zhuǎn)軸支架實現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)配合。

所述翻轉(zhuǎn)刻度盤、翻轉(zhuǎn)懸錘指針固定在天線面板支架上，兩側(cè)各1組。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明采用雙向翻轉(zhuǎn)支撐設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可實現(xiàn)isar試驗測試空間指向范圍要求及高精度指向要求，在本例中可實現(xiàn)sar天線繞水平方向轉(zhuǎn)動±30°；

(2)本發(fā)明采用電機無極變速與微動調(diào)整兩種方式結(jié)合，可實現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)動角度要求，在本例中可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動精度為0.02°，指向偏差小于0.01°；

(3)本發(fā)明采用天線面板支架、水平方向旋轉(zhuǎn)體與豎直方向旋轉(zhuǎn)體三級組合的方式，可實現(xiàn)大承載(sar天線與天線面板支架重約3.5噸)高精度位姿調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中isar試驗高精度指向裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明中天線面板支架示意圖。

圖3為本發(fā)明中豎直方向旋轉(zhuǎn)體示意圖。

圖4為本發(fā)明中水平方向旋轉(zhuǎn)體示意圖。

圖5為本發(fā)明中微調(diào)鎖止裝置示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出一種isar成像試驗高精度指向裝置，如圖1所示。該裝置將sar天線的指向調(diào)整過程分為兩步，分別是水平方向旋轉(zhuǎn)和豎直方向旋轉(zhuǎn)；水平方向旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的是水平方向旋轉(zhuǎn)體，豎直方向旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的是豎直方向旋轉(zhuǎn)體，下面詳細(xì)介紹各部分的實現(xiàn)過程。

(1)天線面板支架

天線面板支架1為獨立剛體支架，如圖2所示。sar天線安裝在天線面板支架1上，可保證天線面板平行度與水平面平行度，在本例中天線面板平行度與水平面平行度可達(dá)到優(yōu)于0.01°；位姿調(diào)整時，sar天線與天線面板支架1作為整體組件共同運動。

(2)豎直方向旋轉(zhuǎn)體

豎直方向旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)向設(shè)計采用了軸承與腳輪結(jié)合的方式，主要包括底部支架12、轉(zhuǎn)向軸承裝置13、轉(zhuǎn)向腳輪14、圓弧滑軌15、調(diào)節(jié)地腳16、轉(zhuǎn)向刻度盤17、旋轉(zhuǎn)電機20、微調(diào)鎖止裝置21，如圖3所示。

1)底部支架12：用于放置天線面板支架1、水平方向旋轉(zhuǎn)體及豎直方向旋轉(zhuǎn)體中轉(zhuǎn)向軸承裝置13，是主要的支撐部件。底部支架12底部安裝有調(diào)節(jié)地腳16，一端與轉(zhuǎn)向軸承裝置13相連，另一端安裝有轉(zhuǎn)向腳輪14。

2)轉(zhuǎn)向軸承裝置13：轉(zhuǎn)向軸承裝置13位于isar試驗高精度指向裝置底部正中，并與地面緊固聯(lián)接，其旋轉(zhuǎn)中心作為整套裝置旋轉(zhuǎn)中心；考慮整個裝置承載重量(3.5噸)，在本例中軸承選用外徑φ900滾珠軸承。

3)轉(zhuǎn)向腳輪14：底部支架12前端安裝3個轉(zhuǎn)向腳輪14，腳輪可在圓弧滑軌15上滑動，實現(xiàn)豎直方向轉(zhuǎn)向。

4)圓弧滑軌15：圓弧滑軌15由圓弧鋼板拼接而成，根據(jù)角度轉(zhuǎn)向需要，其位置可調(diào)?；壣习惭b有多個調(diào)節(jié)地腳16。

5)調(diào)節(jié)地腳16：圓弧滑軌15和底部支架12上均安裝可調(diào)節(jié)地腳16，根據(jù)試驗場地實際狀況，可通過調(diào)節(jié)地腳16調(diào)節(jié)圓弧滑軌15水平，并保證sar天線與天線面板支架1水平，可實現(xiàn)天線測試初始狀態(tài)水平；

6)轉(zhuǎn)向刻度盤17：轉(zhuǎn)向刻度盤17安裝在底部支架12上，可隨底部支架12轉(zhuǎn)動?？潭缺P指針固定于轉(zhuǎn)向軸承裝置13上，與地面保持相對不動。在底部支架12發(fā)生轉(zhuǎn)動時，可通過轉(zhuǎn)向刻度盤17讀取旋轉(zhuǎn)角度。

7)旋轉(zhuǎn)電機20：旋轉(zhuǎn)電機20可推動轉(zhuǎn)向腳輪14沿圓弧滑軌15滾動，待轉(zhuǎn)到要求角度后停止，在本例中旋轉(zhuǎn)電機20選用大功率電機。

8)微調(diào)鎖止裝置21：微調(diào)鎖止裝置21如圖5所示，安裝在圓弧滑軌15上。待豎直方向旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)至要求角度后，可通過微調(diào)鎖止裝置21進行角度微調(diào)直至滿足精確測試要求角度，并在轉(zhuǎn)向刻度盤17讀取最終示數(shù)，最后通過微調(diào)鎖止裝置21進行鎖定，從而實現(xiàn)豎直方向的角度調(diào)整。在本例中可實現(xiàn)豎直方向旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到0.01°。

(3)水平方向旋轉(zhuǎn)體

水平方向旋轉(zhuǎn)體，如圖4所示，包括第一提升電機18、第二提升電機19、轉(zhuǎn)向支撐托架2、旋轉(zhuǎn)軸3、轉(zhuǎn)軸支架4、第一提升滑輪5、第二提升滑輪6、第一提升拉索7、第二提升拉索8、提升支架9、翻轉(zhuǎn)刻度盤10、翻轉(zhuǎn)懸錘指針11。轉(zhuǎn)軸支架4、提升支架9與底部支架12相連，第一提升拉索7、第二提升拉索8、第一提升滑輪5、第一提升滑輪6與提升支架9相連，旋轉(zhuǎn)軸3、天線面板支架1與轉(zhuǎn)向支撐托架2連接。

1)轉(zhuǎn)向支撐托架2：轉(zhuǎn)向支撐托架2用于放置天線面板支架1，其上焊連兩組旋轉(zhuǎn)軸3共4個，與轉(zhuǎn)軸支架4相連，實現(xiàn)豎直方向旋轉(zhuǎn)體連接。轉(zhuǎn)向支撐托架2采用1cr18ni9ti的方型不銹鋼焊接而成，托架上有轉(zhuǎn)軸的兩根橫梁采用120mm×120mm實心方鋼板。

2)旋轉(zhuǎn)軸3：在轉(zhuǎn)向支撐托架2上焊連兩組共4根轉(zhuǎn)軸，分別用于水平方向正、反角度的調(diào)整。其放置在轉(zhuǎn)軸支架4的u型槽內(nèi)，可與轉(zhuǎn)軸支架4實現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)配合。

3)轉(zhuǎn)軸支架4：在底部支架12上安裝2組轉(zhuǎn)軸支架4，轉(zhuǎn)軸支架4與旋轉(zhuǎn)軸3連接對應(yīng)處有u型槽接口，為實現(xiàn)水平方向正、反角度的調(diào)整，轉(zhuǎn)軸支架4的u型槽有2組共4個，可實現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)配合。

4)第一提升滑輪5、第二提升滑輪6：為實現(xiàn)大承載負(fù)載支架及天線面板翻轉(zhuǎn)，采用2組提升滑輪，在本例中每組提升滑輪最大承載能力為5噸。提升滑輪自身具有自鎖功能，可有效防止提升過程中發(fā)生產(chǎn)品脫落。

5)第一提升拉索7、第二提升拉索8：為保證大承載負(fù)載支架及天線面板的安全，采用鋼絲繩作為提升拉索，在本例中鋼絲繩直徑為12mm。

6)提升支架9：提升支架9采用可雙向組裝模式，分別用于isar試驗高精度指向裝置的水平方向正向與反向角度調(diào)整。

7)翻轉(zhuǎn)刻度盤10、翻轉(zhuǎn)懸錘指針11：翻轉(zhuǎn)刻度盤10、翻轉(zhuǎn)懸錘指針11與天線面板支架1連接，固定在天線面板支架1上，兩側(cè)各1組，在提升過程中，翻轉(zhuǎn)懸錘指針11將在重力作用下始終保持豎直方向，而翻轉(zhuǎn)刻度盤10將隨天線面板支架1一起轉(zhuǎn)動，翻轉(zhuǎn)懸錘指針11在翻轉(zhuǎn)刻度盤10所指示數(shù)即為翻轉(zhuǎn)角度。

8)第一提升電機18、第二提升電機19：第一提升電機18啟動后帶動第一提升拉索7繞第一提升滑輪5轉(zhuǎn)動，第二提升電機19啟動后帶動第二提升拉索8繞第二提升滑輪6轉(zhuǎn)動，從而引起第一提升拉索7、第二提升拉索8長度的變長或縮短，第一提升拉索7、第二提升拉索8另一端均與轉(zhuǎn)向支撐托架2相連，第一提升拉索7、第二提升拉索8長度的變化可引起轉(zhuǎn)向支撐托架2的提升或降低；通過旋轉(zhuǎn)軸3在轉(zhuǎn)軸支架4的u型槽轉(zhuǎn)動，共同提升或降低轉(zhuǎn)向支撐托架2；為保證大承載負(fù)載天線面板支架1及天線面板的安全，在本例中采用大功率電機，第一提升電機18、第二提升電機19均有自鎖功能，可防止提升過程中發(fā)生產(chǎn)品脫落；通過翻轉(zhuǎn)刻度盤10、翻轉(zhuǎn)懸錘指針11指示確定旋轉(zhuǎn)角度，直至滿足測試要求。

本發(fā)明一種isar成像試驗高精度指向裝置的展開過程如下：

第一步為豎直方向旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)地腳16調(diào)節(jié)圓弧滑軌15水平，并保證sar天線與天線面板支架1水平，實現(xiàn)天線測試初始狀態(tài)水平；旋轉(zhuǎn)電機20推動底部支架12，使轉(zhuǎn)向腳輪14沿圓弧滑軌15滾動，待轉(zhuǎn)到要求角度后停止，然后通過圓弧滑軌15上的微調(diào)鎖止裝置21進行角度微調(diào)，并在轉(zhuǎn)向刻度盤17讀取最終示數(shù)，直至滿足測試要求角度，最后通過圓弧滑軌15上的微調(diào)鎖止裝置21進行鎖定，從而實現(xiàn)豎直方向的角度調(diào)整。

第二步為水平方向旋轉(zhuǎn)。第一提升電機18啟動后帶動第一提升拉索7繞第一提升滑輪5轉(zhuǎn)動，第二提升電機19啟動后帶動第二提升拉索8繞第二提升滑輪6轉(zhuǎn)動，從而引起第一提升拉索7、第二提升拉索8長度的變長或縮短，第一提升拉索7、第二提升拉索8另一端均與轉(zhuǎn)向支撐托架2相連，第一提升拉索7、第二提升拉索8長度的變化可引起轉(zhuǎn)向支撐托架2的提升或降低；通過旋轉(zhuǎn)軸3在轉(zhuǎn)軸支架4的u型槽轉(zhuǎn)動，共同提升或降低轉(zhuǎn)向支撐托架2；通過翻轉(zhuǎn)刻度盤10、翻轉(zhuǎn)懸錘指針11指示確定旋轉(zhuǎn)角度，直至滿足測試要求。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。