專利名稱：船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀。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行隔離，使天線不受影響并始終對準衛(wèi) 星，即實現(xiàn)天線相對地理坐標系的穩(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)容本發(fā)明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 儀，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。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀，包含天線伺服 控制處理單元、三軸微機械陀螺、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 電機及一天線座架，所述三軸微機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，根據(jù)三軸微機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)動電機的數(shù)量為四個。所述四個姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機分別為方位電機、俯仰電機、橫滾電機和水平泡俯仰 驅(qū)動電機。本發(fā)明的優(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。本發(fā)明提供的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀的測量精度等級可以 達到0. 1度，運動速率測量達到90度/秒，加速度200m/S2。

圖1為本發(fā)明船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀的框圖。
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圖中涉及的附圖標記如下所示
10.三軸微機械陀螺20.加速度傳感器組
30.雙軸水泡測量單元41.方位電機
42.俯仰電機43.橫滾電機
44.水平泡俯仰驅(qū)動電機50.天線座架
60.天線伺服控制處理單元70.信號調(diào)理單元
80.驅(qū)動器
具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀的具體實施方 式做詳細說明。參見圖1所示，一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀，包含三軸微機械陀螺 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，分別為方位電機41、俯仰電機42、橫滾電機43和水平泡俯仰驅(qū)動電機44，以及天 線座架50，所述三軸微機械陀螺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搖擺、俯仰、 滾動的狀態(tài)下。通過三軸微機械陀螺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(方位電機41、俯仰電機42、橫滾電 機43)和為水泡測量單元配置的水平泡俯仰驅(qū)動電機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械陀螺10的溫度 漂移所帶來的姿態(tài)誤差，引導船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)更穩(wěn)定地指向目標角度，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，本發(fā)明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) 測量儀的性能。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀，其特征在于，包含天線伺服控制處理單元、三軸微機械陀螺、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)動電機及一天線座架，所述三軸微機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，根據(jù)三軸微機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)測量儀，其特征在于，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。
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)測量儀，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。
4.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)測量儀，其特征在于，所述姿態(tài) 穩(wěn)定驅(qū)動電機的數(shù)量為四個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀，其特征在于，所述四個 姿態(tài)穩(wěn)定驅(qū)動電機分別為方位電機、俯仰電機、橫滾電機和水平泡俯仰驅(qū)動電機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀，包含天線伺服控制處理單元、三軸微機械陀螺、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)動電機及一天線座架，所述三軸微機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，根據(jù)三軸微機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)。本發(fā)明船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)姿態(tài)測量儀采用常規(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H01Q1/34GK101938037SQ20091005418
公開日2011年1月5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