一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供了一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法，系统包括：地面

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法


[0001]本专利技术涉及浮空器实时跟踪的
，特别是涉及一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法
。

技术介绍

[0002]在现有技术中地面天线对浮空器实时跟踪时，往往需要人工实时调整天线俯仰角
、
方位角，导致现有技术中存在地面人员工作强度大并且天线手动定位速度慢
、
精度差的问题
。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，包括：
[0006]地面
GPS、
地面罗盘
、
方位角控制伺服
、
俯仰角控制伺服
、
方位角回转电机
、
俯仰角回转电机与依次连接的艇载
GPS
终端
、
艇务计算机
、
地面站
、
可编程逻辑控制器和人机操作界面；
[0007]所述地面
GPS、
所述地面罗盘
、
所述方位角控制伺服和所述俯仰角控制伺服均与所述可编程逻辑控制器连接，所述方位角控制伺服与所述方位角回转电机连接，所述俯仰角控制伺服与所述俯仰角回转电机连接；
[0008]所述艇务计算机用于采集获取艇载
GPS
终端的的飞行器
GPS
数据，所述地面
GPS
用于获取地面站中天线系统的第一位置信息，所述地面罗盘用于获取地面站中天线系统的第二位置信息，所述人机操作界面用于显示飞行器
GPS
数据
、
第一位置信息和第二位置信息，所述可编程逻辑控制器用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，利用定位算法和跟踪算法计算得到天线系统的实时位置和飞行器的实时位置以及飞行时实时方位角和实时俯仰角，所述俯仰角控制伺服用于根据飞行器实时俯仰角，通过俯仰角回转电机控制所述天线系统的俯仰角，所述方位角控制伺服用于根据飞行器实时方位角，通过方位角回转电机控制所述天线系统的方位角
。
[0009]优选地，还包括：
[0010]3轴电子罗盘，安装在地面站中天线的基座上，用于对天线水平固定
。
[0011]优选地，所述方位角回转电机包括：
[0012]均与可编程逻辑控制器无线连接的第一电感式位置传感器和第二电感式位置传感器；
[0013]所述第一电感式位置传感器用于天线系统的方位角初始角度位置检测，所述第二电感式位置传感器用于天线系统方位角最大旋转角度位置检测
。
[0014]优选地，所述俯仰角回转电机包括：
[0015]均与可编程逻辑控制器无线连接的第三电感式位置传感器和第四电感式位置传感器；
[0016]所述第三电感式位置传感器用于天线系统的俯仰角初始角度位置检测，所述第四电感式位置传感器用于天线系统俯仰角最大旋转角度位置检测
。
，
[0017]优选地，所述飞行器的飞行高度小于
20KM
，所述飞行器的飞行距离小于
50KM。
[0018]一种的飞行器地面自动跟踪天线伺服控制方法，包括：
[0019]根据地面
GPS
获取的数据和地面罗盘获取的数据，利用平面模型定位算法，计算得到地面站中天线系统的实时位置信息和飞行器的实时位置信息；
[0020]根据所述天线系统的实时位置信息和飞行器的实时位置信息，利用平面模型跟踪算法，计算得到飞行器的实时方位角和飞行器的实时俯仰角；
[0021]根据所述飞行器的实时方位角和飞行器的实时俯仰角得到地面站中天线系统的天线计算方位角和天线计算俯仰角；
[0022]根据所述天线计算方位角和天线计算俯仰角调整天线的实时俯仰角和天线的实时方位角，得到当前天线的实时方位角和当前天线的实时俯仰角
。
[0023]优选地，所述根据所述天线系统的实时位置信息和飞行器的实时位置信息，利用平面模型跟踪算法，计算得到飞行器的实时方位角和飞行器的实时俯仰角，包括：
[0024]确定飞行器到地面的投影位置；
[0025]获取飞行器的经度坐标值
、
纬度坐标值和天线系统的经度坐标值与纬度坐标值；
[0026]根据所述飞行器的经度坐标值
、
纬度坐标值
、
天线系统的经度坐标值与纬度坐标值和飞行器到地面的投影位置得到飞行器与天线系统原点经度坐标差值和飞行器与天线系统原点纬度坐标差值；
[0027]根据飞行器与天线系统原点经度坐标差值和飞行器
、
天线系统原点纬度坐标差值
、
飞行器的经度坐标值
、
纬度坐标值和天线系统的经度坐标值和纬度坐标值，利用第一反正切函数计算得到飞行器的实时方位角
。
[0028]优选地，所述根据所述天线系统的实时位置信息和飞行器的实时位置信息，利用平面模型跟踪算法，计算得到飞行器的实时方位角和飞行器的实时俯仰角，还包括：
[0029]获取飞行器的海拔高度值和天线系统的海拔高度值；
[0030]根据所述飞行器的海拔高度值
、
天线系统的海拔高度值和飞行器到地面的投影位置得到飞行器平面投影点与天线系统原点的平面距离和飞行器与天线系统原点海拔高度坐标差值；
[0031]根据所述天线系统原点的平面距离和飞行器与天线系统原点海拔高度坐标差值，利用第二反正切函数计算得到飞行器的实时俯仰角
。
[0032]优选地，所述第一正切函数计算公式为：
[0033][0034]其中，
∠a
为飞行器的实时方位角，
FD
为飞行器与天线原点经度坐标差值，
FA
为飞行器与天线原点纬度坐标差值，
L1为天线系统经度坐标值，
L0为飞行器经度坐标值，
B1天线系统纬度坐标值，
B0为飞行器纬度坐标值
。
[0035]优选地，所述第一正切函数计算公式为：
[0036][0037]其中，
∠r
为飞行器的实时俯仰角，
d
为地球平面经纬度每度的平均距离，
H1
为天线系统高海拔高度值，
H0
为飞行器高海拔高度值，
DA
为飞行器平面投影点与天线原点的平面距离，
DG
为飞行器与天线原点海拔高度坐标差值
。
[0038]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0039]本专利技术提供了一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统及其方法，本专利技术通过飞行器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，其特征在于，包括：地面
GPS、
地面罗盘
、
方位角控制伺服
、
俯仰角控制伺服
、
方位角回转电机
、
俯仰角回转电机与依次连接的艇载
GPS
终端
、
艇务计算机
、
地面站
、
可编程逻辑控制器和人机操作界面；所述地面
GPS、
所述地面罗盘
、
所述方位角控制伺服和所述俯仰角控制伺服均与所述可编程逻辑控制器连接，所述方位角控制伺服与所述方位角回转电机连接，所述俯仰角控制伺服与所述俯仰角回转电机连接；所述艇务计算机用于采集获取艇载
GPS
终端的的飞行器
GPS
数据，所述地面
GPS
用于获取地面站中天线系统的第一位置信息，所述地面罗盘用于获取地面站中天线系统的第二位置信息，所述人机操作界面用于显示飞行器
GPS
数据
、
第一位置信息和第二位置信息，所述可编程逻辑控制器用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息，利用定位算法和跟踪算法计算得到天线系统的实时位置和飞行器的实时位置以及飞行时实时方位角和实时俯仰角，所述俯仰角控制伺服用于根据飞行器实时俯仰角，通过俯仰角回转电机控制所述天线系统的俯仰角，所述方位角控制伺服用于根据飞行器实时方位角，通过方位角回转电机控制所述天线系统的方位角
。2.
根据权利要求1所述的一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，其特征在于，还包括：3轴电子罗盘，安装在地面站中天线的基座上，用于对天线水平固定
。3.
根据权利要求1所述的一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，其特征在于，所述方位角回转电机包括：均与可编程逻辑控制器无线连接的第一电感式位置传感器和第二电感式位置传感器；所述第一电感式位置传感器用于天线系统的方位角初始角度位置检测，所述第二电感式位置传感器用于天线系统方位角最大旋转角度位置检测
。4.
根据权利要求1所述的一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，其特征在于，所述俯仰角回转电机包括：均与可编程逻辑控制器无线连接的第三电感式位置传感器和第四电感式位置传感器；所述第三电感式位置传感器用于天线系统的俯仰角初始角度位置检测，所述第四电感式位置传感器用于天线系统俯仰角最大旋转角度位置检测
。5.
根据权利要求1所述的一种飞行器地面自动跟踪天线伺服控制系统，其特征在于，所述飞行器的飞行高度小于
20KM
，所述飞行器的飞行距离小于
50KM。6.
一种应用于权利要求1‑5任一种的飞行器地面自动跟踪天线伺服控制方法，其特征在于，包括：根据地面
GPS
获取的数据和地面罗盘获取的数据，利用平面模型定位算法，计算得到地面站中天线系统的实时位置信息和飞行器的实时位置信息；根据所述天线系统的实时位置信...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐继伟，罗宏，包永红，屈鑫，李宗蓬，蒲书敏，龙晓丹，
申请(专利权)人：上海交大重庆临近空间创新研发中心，
类型：发明
国别省市：