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通过AD采样模块采集信标接收机的配置

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[来源:http://www.hqmotorcn.com/]    [作者:东莞电机厂]    [日期:2018-02-08 11:11]    [热度:]

由于控制系统的目的是无论载体的运动状态如何,始终控制天线对准卫星,这就是要求天线能够抵抗船舶运动带来的干扰。因此东莞电机厂利用了前馈控制算法来消除载体扰动,同时利用闭环PID算法控制天线指向。系统控制结构图如图1示。系统通过光电编码器采集天线位置,作为位置反馈;通过惯导系统测量载体扰动速度,作为前馈输入。由于光电编码器参考载体坐标系,惯导系统参考地理坐标系,需要将两者转换到一个参考坐标系下进行控制,此时会用到坐标转换矩阵,关于坐标转换矩阵的解算。

图1:系统控制结构图

 系统控制结构图

“船载”动中通伺服控制系统采用了惯导指向+单脉冲电波闭环的跟踪方式完成天线的对准功能,惯导指向为粗对准过程,单脉冲闭环跟踪为精对准过程。因此如何通过单脉冲信号实现天线的精确对准决定了系统最终的指向精度。

单脉冲跟踪顾名思义,就是在一个脉冲的间隔时间内就能确定天线波束偏离卫星的方向,并能驱动伺服系统使天线迅速对准卫星。一般情况下天线有四个馈源,按四个象限排列,每个馈源产生一个波束。这四个波束的信号叠加得到“和波束”;上面两个波束之和与下面两个波束之和相减,得到“俯仰差”波束;左边两个波束之和与右边两个波束之和相减,得到“方位差”波束。因此,单脉冲天线产生一个“和波束”和两个“差波束”。当天线波束对准卫星时,天线只能收到“和波束”信号,两个“差波束”信号输出为零;当天线波束偏离卫星时,除接收到“和波束”外,还接收到“方位差”和“俯仰差”两个误差信号。把误差信号放大后驱动电机,直至天线波束对准卫星误差信号才消失。通常“和信号”还被用来作基准信号,用来确定天线是否对准卫星。因为“方位差”、“俯仰差”信号特征相似,此处只对“方位差”信号进行讨论。

要实现单脉冲精对准过程,首先要确定信标信号的特征,因此需要采集信标信号。对单脉冲“和差信号”采集过程为:将天线系统放在水平面上,俯仰轴指向发射天线,东莞电机回零保持与水平面平行。然后低速转动方位轴电机,并以2ms的采样周期采集信标信号,得到的天线“和差信号”如图2所示。

图2:“和差信号”图

“和差信号”图

从理论上分析可知天线的差信号与角度之间存在一一对应的关系,即差信号幅值,其中0为误差角度。将多次采集的信标信号进行数据拟合,可以得到误差角与“差信号”的近似对应关系,然后将此对应关系以表格形式存放在主控芯片内存中。在跟踪过程中控制器通过查表的方式查出近似的方位、俯仰角偏差,控制电机指向。

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