基本信息
- 項目名稱：
- 用于“動中通”的自主穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本發(fā)明是用于“動中通”的自主穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，是本小組在課外時間共同努力創(chuàng)新的結(jié)果。該發(fā)明的目的是隔離車輛或艦船等運動載體的擾動，保持天線實時穩(wěn)定指向目標衛(wèi)星，從而保證載體在運動過程中都能實時的接收衛(wèi)星信號。
- 詳細介紹：
- 本發(fā)明是用于“動中通”的自主穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用俯仰—橫滾—方位三軸結(jié)構(gòu)，采用步進跟蹤的跟蹤方式，并運用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術、驅(qū)動與控制一體化技術、多模態(tài)智能控制算法，從而實現(xiàn)較高的穩(wěn)定性與跟蹤特性。將本發(fā)明推廣應用到“動中通”天線中，將會保證運動載體與衛(wèi)星的實時通信，在軍用或民用領域都有良好的應用價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的：隔離運動載體對衛(wèi)星接收天線的擾動，在運動過程中保持衛(wèi)星天線的穩(wěn)定指向，以滿足用于野外的或長途途中衛(wèi)星信號接收的需求，特別適用于工作環(huán)境復雜的車載系統(tǒng)以及船載系統(tǒng)。 基本設計思路：運用嵌入式系統(tǒng)技術、計算機控制技術以及智能控制思想，實現(xiàn)方位、俯仰、橫滾三軸穩(wěn)定，方位、俯仰兩軸穩(wěn)定跟蹤。 創(chuàng)新點：1)系統(tǒng)采用嵌入式全自動穩(wěn)態(tài)跟蹤技術和驅(qū)動與控制一體化技術，電機調(diào)速性能好，系統(tǒng)集成度高、可靠性強；2)系統(tǒng)采用多模態(tài)智能控制技術，根據(jù)系統(tǒng)不同的模態(tài)，添加不同的控制律，使系統(tǒng)同時具有較強的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能。 關鍵技術:1)俯仰—橫滾—方位三軸穩(wěn)定跟蹤結(jié)構(gòu)的設計以及電機、傳感器等器件的安裝位置的設計；2)采用多模態(tài)穩(wěn)定跟蹤控制技術，添加智能算法，保證天線的穩(wěn)定指向;3)應用嵌入式穩(wěn)定跟蹤控制器設計技術， 形成適宜于本系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)，以保證技術指標的實現(xiàn)。 技術指標： 三軸穩(wěn)定精度可達+/-0.4度，天線兩軸指向精度為+/-0.4度。運動范圍為：俯仰角:25度—70度；方位角：-265度—+265度；橫滾角：+/-30度。 可適用于載體的運動指標為：橫搖：+/-25度(8秒周期)；縱搖：+/-15度(5秒周期)；方位：2度/秒(5度/秒2)
科學性、先進性
- 本系統(tǒng)的科學性先進性以及技術上的突破表現(xiàn)為： 1)本系統(tǒng)采用俯仰、橫滾、方位三軸跟蹤系統(tǒng)，克服了兩軸跟蹤產(chǎn)生波束滾動以及補償加速度過大等缺陷，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與動態(tài)跟蹤的精度； 2)本系統(tǒng)采用新型高精度驅(qū)動與控制一體化技術，使得驅(qū)動與控制裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，且具有較強的抗干擾能力； 3)采用多模態(tài)智能控制技術，根據(jù)系統(tǒng)不同的模態(tài)，施加不同的控制律，實現(xiàn)智能分區(qū)閉環(huán)控制，克服傳動鏈間隙以及陀螺漂移對跟蹤精度的影響，系統(tǒng)同時具有較高的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 參考文獻資料如下： 1 嚴武升,劉宏.艦載雷達三軸穩(wěn)定跟蹤的研究.西安電子科技大學學報.1998 2 Installation and Operation Manual for SEA TEL Model. September 10,2004.
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：在載體靜止的情況下一鍵啟動，系統(tǒng)進入到初始對準的過程。之后載體運動，系統(tǒng)進入到穩(wěn)定跟蹤階段，實現(xiàn)天線穩(wěn)定指向?？梢?，系統(tǒng)使用方法簡潔、方便。 技術特點與優(yōu)勢:(1)采用高性能嵌入式系統(tǒng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，集成度高，便于維護;(2)將此系統(tǒng)推廣應用于“動中通”系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)天線的穩(wěn)定跟蹤;(3)使用低成本的較高精度陀螺等傳感器，關鍵技術均為自主創(chuàng)新，性價比高。 適用范圍及推廣前景:(1)與國內(nèi)外相關產(chǎn)品相比，本系統(tǒng)性價比高，更適合中國國情;(2)本系統(tǒng)應用范圍廣泛，可根據(jù)應用場合和客戶需求的不同形成多種系列、不同檔次的產(chǎn)品;(3)本系統(tǒng)經(jīng)產(chǎn)品化，將會在軍用和民用上起到良好的效果。 經(jīng)濟效益預測：本系統(tǒng)目標產(chǎn)品單臺售價2萬元左右，則每年可銷售800臺套，銷售額1600萬，實現(xiàn)凈利潤300萬元，上繳稅金300萬元，還可為國家節(jié)約大量外匯支出；可見其需求較大，市場廣闊，經(jīng)濟效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 移動衛(wèi)星天線穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)集慣性導航技術、微慣性傳感器應用技術、數(shù)據(jù)采集及信號處理技術、計算機控制技術、精密機械設計技術、電機伺服控制技術、衛(wèi)星通信技術和系統(tǒng)工程技術等多項技術于一身，是以機電一體化、自動控制技術為主體，是多個學科有機結(jié)合的產(chǎn)物。 (1)國外發(fā)展現(xiàn)狀：國外技術相對成熟。在軍用領域，美國格魯曼公司（NGC）已研制出可為戰(zhàn)車提供衛(wèi)星通信功能的AN/VIC-3車載通信系統(tǒng)；美軍指揮戰(zhàn)車M2A3安裝了車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)；在民用領域，專業(yè)生產(chǎn)車用、船用衛(wèi)星通信及電視接收天線系統(tǒng)的公司有：美國格魯曼公司（NGC）、KVH公司、海洋通信（SEA TEL）公司及日本NKH公司等。國外的移動衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)大多數(shù)都采用三軸穩(wěn)定體系，且采用高成本高精度光纖陀螺傳感器，技術相對成熟，性能穩(wěn)定，但價格昂貴且核心技術封鎖。同時，衛(wèi)星通信領域關系到國家公共安全和信息安全，不宜在我國大量推廣使用國外產(chǎn)品。 (2)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：國防科技大學是國內(nèi)較早從事移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)研制的單位，該單位開發(fā)的天線穩(wěn)定系統(tǒng)在國內(nèi)較早使用直接式微機電速率陀螺構(gòu)成，具備了一定的工程實用價值；中國電子科技集團第39研究所是精密天線系統(tǒng)專業(yè)化研究所， 其研制的Ku頻段“動中通”車載式衛(wèi)星通信站，是一種在車載運動狀態(tài)下能夠傳輸圖像、話音、數(shù)據(jù)信息的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)；在2006年的柏林航空航天展上，重慶航天新世紀衛(wèi)星應用技術有限責任公司展出了具有我國自主知識產(chǎn)權的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)集指揮、通信、情報搜集等功能于一體，可實現(xiàn)實時寬帶、大容量、不間斷地傳遞語音、數(shù)據(jù)、圖像信息。另外，國內(nèi)還有一些高校和研究機構(gòu)在這方面取得了一些成果。 (3)國內(nèi)外發(fā)展趨勢：① 新型固態(tài)慣性傳感器和智能信息處理技術應用于穩(wěn)定控制；② 嵌入式技術的應用將促進系統(tǒng)的小型化和集成度；③ 智能控制技術的應用將大大提高系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)品質(zhì)；④ 高性價比。 本系統(tǒng)正是基于上述考慮，采用了性價比較高的陀螺（壓電陀螺）與水平儀，運用多模態(tài)智能控制技術、驅(qū)動與控制一體化技術，來實現(xiàn)較高的穩(wěn)定性與跟蹤特性。將其應用于“動中通”系統(tǒng)中，可保持與衛(wèi)星的實時通信，實現(xiàn)了衛(wèi)星上網(wǎng)、衛(wèi)星電話、信息采集與傳輸?shù)裙δ?，且性價比較高，將有良好的市場前景與可觀的經(jīng)濟效益。
