带运动补偿的伺服平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带运动补偿的伺服平台，包括横滚俯仰伺服平台、方位俯仰伺服转台和控制系统，横滚俯仰伺服平台采用两轴回转机构，控制系统能够实时读取飞机的姿态信息并根据飞机的姿态信息设置的对应的补偿值，并将对应飞机横滚、俯仰运动的补偿值发送给横滚俯仰伺服平台上的第一控制器，将对应飞机偏航的补偿值发送给方位俯仰伺服转台上的第二控制器，横滚俯仰伺服平台能够根据得到的补偿值补偿飞机横滚、俯仰运动带来的运动误差，方位俯仰伺服转台能够根据得到的补偿值补偿飞机偏航带来的运动误差。本实用新型的带运动补偿的伺服平台在保证机载RCS测量精度和高分辨率成像质量的同时，大大降低平台的研制成本，减小平台的安装尺寸。
【专利说明】带运动补偿的伺服平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及机载下视测试【技术领域】，尤其涉及一种带运动补偿的伺服平台。
【背景技术】
[0002]在机载下视测试中，为了保证测试效果，需要机载天线始终保持正确的指向，而作为测试系统载机平台的飞机在大气中受外界扰动影响会产生偏航、俯仰、横滚的角运动，造成天线平台姿态变化，从而产生天线指向误差，而该误差会导致如下后果:
[0003]机载0088-86(31:1011，雷达散射截面)测量精度大大降低；
[0004]使图像几何畸变，甚至局部地区分辨率下降；
[0005]使压缩波形主瓣展宽及副瓣电平增高，造成方位向比例误差；
[0006]积分副瓣电平升高，造成假目标、轮廓模糊和重影；
[0007]等等。
[0008]为此，发展了运动补偿技术，运动补偿技术既是机载精确测试和实现高分辨率成像的关键，也是获取高质量机载3八^61-1:81-6此也!'，合成孔径雷达)图像的关键。传统的运动补偿方法是在飞机机腹安装独立的稳定平台和伺服平台，其中，稳定平台通常采用独立的三轴回转机构，以实现对飞机的偏航、俯仰、横滚的姿态误差的补偿，伺服平台则用来保证天线的主动指向。由于采用的三轴回转机构运动件多，相对运动复杂，从而造成上述传统的运动补偿设备研制成本相对较高，且由于三轴回转机构的体积较大，而飞机机腹安装空间有限，使得运动补偿设备的安装受到限制。
【发明内容】
[0009]本发明解决的技术问题是机载下视测试系统中的运动补偿及伺服系统体积大、研制成本高的问题，进而提供一种体积小、研制成本相对较低的带运动补偿的伺服平台。
[0010]为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案如下:
[0011]本发明的带运动补偿的伺服平台，包括横滚俯仰伺服平台、方位俯仰伺服转台和控制系统，所述方位俯仰伺服转台能够固定连接在所述横滚俯仰伺服平台的下方，所述控制系统控制所述横滚俯仰伺服平台和所述方位俯仰伺服转台动作；
[0012]所述横滚俯仰伺服平台采用两轴回转机构，包括用于与飞机机腹连接的底座，在所述底座上可转动的设置有第一转轴，所述第一转轴由第一电机驱动，所述第一转轴上固连设置有第一转动体，在所述第一转动体上可转动地设置有第二转轴，所述第二转轴由第二电机驱动，在所述第二转轴上固连设置有第一连接件，所述第一转轴和所述第二转轴水平且相互垂直设置，所述第一电机和所述第二电机由第一控制器控制；
[0013]所述方位俯仰伺服转台包括第二连接件，所述第二连接件能够和所述第一连接件固定连接以实现所述方位俯仰伺服转台与所述横滚俯仰伺服平台的固定连接，在所述第二连接件上可转动地竖直设置有方位轴，所述方位轴由方位电机驱动，所述方位轴上固连设置有第二转动体，在所述第二转动体上可转动地设置有俯仰轴，所述俯仰轴由俯仰电机驱动，在所述俯仰轴上设置有能够与天线连接的天线连接件，所述方位电机和所述俯仰电机由第二控制器控制；
[0014]所述控制系统能够实时读取飞机的姿态信息并根据飞机的姿态信息设置的对应的补偿值，并将对应飞机横滚、俯仰运动的所述补偿值发送给所述第一控制器，将对应飞机偏航的所述补偿值发送给所述第二控制器，以实现所述控制系统对所述横滚俯仰伺服平台和所述方位俯仰伺服转台的控制，所述第一控制器能够根据得到的所述补偿值通过所述第一电机、所述第二电机驱动所述第一转轴、所述第二转轴转动补偿飞机横滚、俯仰运动带来的运动误差，所述第二控制器能够根据得到的所述补偿值通过所述方位电机驱动所述方位轴转动以补偿飞机偏航带来的运动误差。
[0015]优选地，所述控制系统包括控制计算机和惯性导航系统，飞机的姿态信息由所述惯性导航系统读取后发送到所述控制计算机，所述控制计算机根据该姿态信息设置对应的补偿值并发送给所述第一控制器和所述第二控制器。
[0016]优选地，所述第一转轴、所述第二转轴、所述方位轴和/或所述俯仰轴处分别设置有角位移测量器件，所述方位轴处设置有汇流环和方位旋转关节。
[0017]优选地，所述角位移测量器件设为码盘。
[0018]优选地，在所述第一转轴、所述第二转轴、所述方位轴和/或所述俯仰轴处设置有作为末级传动机构的扇形涡轮。
[0019]优选地，在所述第一电机和所述第一转轴之间设置有第一减速器，所述第一电机和所述第一减速器设置在所述底座上，在所述第二电机和所述第二转轴之间设置有第二减速器，所述第二电机和所述第二减速器固连设置在所述第一转动体上，在所述方位电机和所述方位轴之间设置有第三减速器，在所述俯仰电机和所述俯仰轴之间设置有第四减速器，所述方位电机、所述第三减速器、所述俯仰电机和所述第四减速器均设置在所述第二转动体上。
[0020]优选地，所述第一连接件和所述第二连接件能够通过螺栓固定连接。
[0021]优选地，在所述俯仰轴上设置有能够连接摄像机的摄像机连接轴。
[0022]优选地，所述第二转动体包括一个圆形底盘，所述方位轴穿过所述圆形底盘的中心设置，所述方位轴的四周、所述圆形底盘上固连设置有至少一个支撑柱，所述俯仰轴、所述天线连接件和所述俯仰电机均固连设置在所有所述支撑柱形成的顶端平面上。进一步优选地，所述支撑柱的数量为4根，均匀设置在所述圆形底盘上。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024]本发明的带运动补偿的伺服平台通过其上部单独设置的两轴回转机构，分别补偿飞机的横滚和俯仰运动，偏航运动所带来的运动误差通过方位俯仰伺服转台中的方位轴补偿，从而确保天线的准确指向，在保证机载测量精度和高分辨率成像质量的同时，大大降低平台的研制成本，减小平台的安装尺寸。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本申请的带运动补偿的伺服平台的结构示意图；
[0026]图2为横滚俯仰伺服平台部分的结构示意图；
[0027]图3为方位俯仰伺服转台部分的结构示意图；
[0028]图4为控制系统的原理框图；
[0029]图中:
[0030]1横滚俯仰伺服平台、11底座、12第一转轴、13第一转动体、14第二转轴、15第一连接件、16扇形涡轮、17第一电机及第一减速器、18第二电机及第二减速器、2方位俯仰伺服转台、21第二连接件、22方位轴、23第二转动体、231圆形底盘、232支撑柱、24俯仰轴、25天线连接件、26摄像机连接轴、27方位电机及第三减速器、28俯仰电机及第四减速器、3控制系统、31控制计算机、32惯性导航系统、4天线、5码盘。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。
[0032]本发明中所谓“竖直”、“水平”、“下方”等是本发明的带运动补偿的伺服系统处于使用状态时的相应部分的空间状态。
[0033]本发明中所谓的“第一”、“第二”等表述并不代表其修饰的结构件的具体结构的有任何的差异，仅是为了区分而定义。
[0034]本专利发明人研究发现，飞机偏航的角运动对天线指向影响较小，基于此对稳定平台及伺服平台进行改进，取消独立的稳定平台的机构，而在传统的方位俯仰伺服平台上增加一个XI两轴回转机构，能够使伺服平台在调整天线指向的同时，补偿飞机的运动误差，同时实现传统伺服平台和稳定平台的功能，具体的:参见图1至图4，本发明的带运动补偿的伺服平台包括横滚俯仰伺服平台1、方位俯仰伺服转台2和控制系统3，方位俯仰伺服转台2能够固定连接在横滚俯仰伺服平台1的下方，控制系统3控制横滚俯仰伺服平台1和方位俯仰伺服转台2动作；
[0035]横滚俯仰伺服平台1采用两轴回转机构，包括用于与飞机机腹连接的底座11，在底座11上可转动的设置有第一转轴12，第一转轴12由第一电机驱动，第一转轴12上固连设置有第一转动体13，在第一转动体13上可转动地设置有第二转轴14，第二转轴14由第二电机驱动，在第二转轴14上固连设置有第一连接件15，第一转轴12和第二转轴14水平且相互垂直设置，第一电机和第二电机由第一控制器控制；方位俯仰伺服转台2包括第二连接件21，第二连接件21能够和第一连接件15固定连接以实现方位俯仰伺服转台2与横滚俯仰伺服平台1的固定连接，在第二连接件21上可转动地竖直设置有方位轴22，方位轴22由方位电机驱动，方位轴22上固连设置有第二转动体23，在第二转动体23上可转动地设置有俯仰轴24，俯仰轴24由俯仰电机驱动，在俯仰轴24上设置有能够与天线4连接的天线连接件25，方位电机和俯仰电机由第二控制器控制；控制系统3能够实时读取飞机的姿态信息并根据飞机的姿态信息设置的对应的补偿值，并将对应飞机横滚、俯仰运动的补偿值发送给第一控制器，将对应飞机偏航的补偿值发送给第二控制器，以实现所述控制系统3对所述横滚俯仰伺服平台1和所述方位俯仰伺服转台2的控制，第一控制器能够根据得到的补偿值通过第一电机、第二电机驱动第一转轴、第二转轴转动补偿飞机横滚、俯仰运动带来的运动误差，第二控制器能够根据得到的补偿值通过方位电机驱动方位轴22转动以补偿飞机偏航带来的运动误差。
[0036]本发明的带运动补偿的伺服平台通过在传统的方位俯仰伺服转台2的顶部设置一个采用两轴回转机构的横滚俯仰伺服平台1，同时利用方位俯仰伺服转台2上的方位轴22完成对飞机的横滚、俯仰和偏航的角运动的补偿，简化了系统结构，降低了研制成本。
[0037]本发明中的上述底座11可以是任何能够实现连接的形状，例如，如图所示可以是一个方形框，也可以是个圆形框，等等，同样的第一旋转体13的形状可以根据具体情况选择，只要能够方便安装即可，例如其也可以是一个方形框。
[0038]图示的第一连接件15和第二连接件21均为圆形，作为可以变换的实施方式，第一连接件15和第二连接件21可以采用任何能够实现彼此之间连接的形状，例如方形、椭圆形等等，且第一连接件15和第二连接件21的形状不必相同。
[0039]本发明中的上述第一控制器、第二控制器的具体结构本领域的技术人员可以根据公知技术选择确定，只要能实现本发明的功能即可。
[0040]本发明中的控制系统3可以包括控制计算机31和惯性导航系统32，飞机的姿态信息由惯性导航系统32读取后发送到控制计算机31，控制计算机31根据该姿态信息设置对应的补偿值并发送给第一控制器和第二控制器。
[0041]为了方便对个转轴转过的角度进行测量以及方便信号的传递，可以在第一转轴12、第二转轴14、方位轴22和俯仰轴24处分别设置有角位移测量器件，同时方位轴22处设置有汇流环和方位旋转关节。
[0042]该角位移测量器件可以采用任何形式，例如可以采用码盘5。
[0043]可以在第一转轴12、第二转轴14、方位轴22和俯仰轴24处分别设置作为末级传动机构的扇形涡轮16。
[0044]本发明的带运动补偿的伺服平台，具体实施时，可以使第一电机经第一减速器驱动第一转轴12，第一电机和第一减速器设置在底座11上，第二电机经第二减速器驱动第二转轴14，第二电机和第二减速器固连设置在第一转动体13上，方位电机经第三减速器驱动方位轴22，俯仰电机经第四减速器驱动俯仰轴24，方位电机、第三减速器、俯仰电机和第四减速器均设置在第二转动体23上。使整个伺服平台的布局更加合理、结构更加的紧凑。
[0045]为了方便本发明的带运动补偿的伺服系统的安装和拆卸，可以使第一连接件15和第二连接件21通过螺栓固定连接。
[0046]可以在俯仰轴24上设置连接有摄像机的摄像机连接轴26，从而能够在测试过程中进行辅助摄像，方便分析测试结果。
[0047]本发明中给出了第二转动体23的一个具体实例，具体的，设置第二转动体23包括一个圆形底盘231，方位轴22穿过圆形底盘231的中心设置，方位轴22的四周、圆形底盘231上固连设置有至少一个支撑柱232，天线连接件、俯仰轴、摄像机连接轴、俯仰电机和第四减速器均设置在所有支撑柱形成的顶端平面上。这种结构使得本发明的伺服平台结构更加紧凑，从而能够进一步节省空间，安装更加方便。如图所示，可以设置支撑柱232的数量为4根，均匀设置在圆形底盘231上，从而能够为设置在其上的器件提供稳定的支撑力。当然，支撑柱232的数量可以是3根，或者更少，也可以是5根，或者更多。另外，第二转动体23还可以采用其它结构，只要其能够装载天线连接件等相关结构即可，不受上述给出的具体结构的限制。
[0048]本发明的带运动补偿的伺服平台的工作过程如下:
[0049]参见附图1，本发明的带运动补偿的伺服平台在使用时，横滚俯仰伺服平台1安装在飞机机腹，并通过底座11与飞机机腹固定，方位俯仰伺服转台2安装在横滚俯仰伺服平台1的下面，并在方位俯仰伺服转台2上的天线连接件25处安装天线4，为了进行辅助拍摄，可以再摄像机连接轴26连接一台摄像机。测试时，如图4所示，控制计算机21根据惯性导航系统22实时传递的飞机姿态信息设定对应的补偿值，并分别将对应飞机横滚、俯仰运动的补偿值发送给第一控制器，将对应飞机偏航的补偿值发送给第二控制器，第一控制器根据得到的补偿值通过第一电机、第二电机驱动第一转轴12、第二转轴14转动补偿飞机横滚、俯仰运动带来的运动误差，第二控制器根据得到的补偿值通过方位电机驱动方位轴22转动以补偿飞机偏航带来的运动误差，各转轴处设置的码盘5可以向各控制器反馈各转轴转动的角度情况，方便控制。
【权利要求】
1.一种带运动补偿的伺服平台，其特征在于:包括横滚俯仰伺服平台(I)、方位俯仰伺服转台(2)和控制系统(3)，所述方位俯仰伺服转台(2)能够固定连接在所述横滚俯仰伺服平台(I)的下方，所述控制系统(3)控制所述横滚俯仰伺服平台(I)和所述方位俯仰伺服转台⑵动作； 所述横滚俯仰伺服平台(I)采用两轴回转机构，包括用于与飞机机腹连接的底座(11)，在所述底座(11)上可转动的设置有第一转轴(12)，所述第一转轴(12)由第一电机驱动，所述第一转轴(12)上固连设置有第一转动体(13)，在所述第一转动体(13)上可转动地设置有第二转轴(14)，所述第二转轴(14)由第二电机驱动，在所述第二转轴(14)上固连设置有第一连接件(15)，所述第一转轴(12)和所述第二转轴(14)水平且相互垂直设置，所述第一电机和所述第二电机由第一控制器控制； 所述方位俯仰伺服转台(2)包括第二连接件(21)，所述第二连接件(21)能够和所述第一连接件(15)固定连接以实现所述方位俯仰伺服转台(2)与所述横滚俯仰伺服平台(I)的固定连接，在所述第二连接件(21)上可转动地竖直设置有方位轴(22)，所述方位轴(22)由方位电机驱动，所述方位轴(22)上固连设置有第二转动体(23)，在所述第二转动体(23)上可转动地设置有俯仰轴(24)，所述俯仰轴(24)由俯仰电机驱动，在所述俯仰轴(24)上设置有能够与天线(4)连接的天线连接件(25)，所述方位电机和所述俯仰电机由第二控制器控制； 所述控制系统(3)能够实时读取飞机的姿态信息、根据飞机的姿态信息设置的对应的补偿值，并将对应飞机横滚、俯仰运动的所述补偿值发送给所述第一控制器，将对应飞机偏航的所述补偿值发送给所述第二控制器，以实现所述控制系统(3)对所述横滚俯仰伺服平台⑴和所述方位俯仰伺服转台⑵的控制，所述第一控制器能够根据得到的所述补偿值通过所述第一电机、所述第二电机驱动所述第一转轴、所述第二转轴转动补偿飞机横滚、俯仰运动带来的运动误差，所述第二控制器能够根据得到的所述补偿值通过所述方位电机驱动所述方位轴(22)转动以补偿飞机偏航带来的运动误差。
2.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述控制系统(3)包括控制计算机(31)和惯性导航系统(32)，飞机的姿态信息由所述惯性导航系统(32)读取后发送到所述控制计算机(31)，所述控制计算机(31)根据该姿态信息设置对应的补偿值并发送给所述第一控制器和所述第二控制器。
3.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述第一转轴(12)、所述第二转轴(14)、所述方位轴(22)和/或所述俯仰轴(24)处分别设置有角位移测量器件，所述方位轴(22)处设置有汇流环和方位旋转关节。
4.如权利要求3所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述角位移测量器件设为码盘(5)。
5.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:在所述第一转轴(12)、所述第二转轴(14)、所述方位轴(22)和/或所述俯仰轴(24)处设置有作为末级传动机构的扇形涡轮(16)。
6.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:在所述第一电机和所述第一转轴(12)之间设置有第一减速器，所述第一电机和所述第一减速器设置在所述底座(11)上，在所述第二电机经和所述第二转轴(14)之间设置有第二减速器，所述第二电机和所述第二减速器固连设置在所述第一转动体(13)上，在所述方位电机和所述方位轴(22)之间设置有第三减速器，在所述俯仰电机和所述俯仰轴(24)之间设置有第四减速器，所述方位电机、所述第三减速器、所述俯仰电机和所述第四减速器均设置在所述第二转动体(23)上。
7.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述第一连接件(15)和所述第二连接件(21)能够通过螺栓固定连接。
8.如权利要求1所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:在所述俯仰轴(24)上设置有能够连接摄像机的摄像机连接轴(26)。
9.如权利要求1至8中任一项所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述第二转动体(23)包括一个圆形底盘(231)，所述方位轴(22)穿过所述圆形底盘(231)的中心设置，所述方位轴(22)的四周、所述圆形底盘(231)上固连设置有至少一个支撑柱(232)，所述俯仰轴(24)、所述天线连接件(25)和所述俯仰电机均固连设置在所有所述支撑柱(232)形成的顶端平面上。
10.如权利要求9所述带运动补偿的伺服平台，其特征在于:所述支撑柱(232)的数量为4根，均匀设置在所述圆形底盘(231)上。
【文档编号】G01S7/40GK204188800SQ201420562824
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】卢永革, 姚京萍, 徐志明 申请人:北京环境特性研究所