一種船載天線的隨動跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種船載天線的隨動跟蹤裝置，屬于天線【技術領域】。它解決了現有船載天線跟蹤裝置誤差較大等技術問題。船載天線的隨動跟蹤裝置，跟蹤裝置包括一個防干擾筒，防干擾筒的上端的開口處設有一支撐板，支撐板的外緣固設有一滑板，滑板的外表面具有光滑曲面一，所示防干擾筒的上端的內表面為光滑曲面二，支撐板的下端固設有一吊桿，吊桿位于支撐板的中心線上且與支撐板垂直，吊桿的下端固設有一重力塊，支撐板的上端設有一伺服電機一，伺服電機一的殼體與支撐板固連，伺服電機的輸出軸上固設有一轉盤，轉盤上設有天線總成，天線總成與轉盤之間設有能夠驅動天線總成在垂直于轉盤的平面內擺動的擺動機構。本實用新型具有誤差小、精度高等優點。
【專利說明】一種船載天線的隨動跟蹤裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于天線【技術領域】，涉及一種船載天線的隨動跟蹤裝置。
【背景技術】
[0002]動載體上的衛星天線與地面固定天線的最大區別在于天線的載體是一個移動搖擺的載體，比如用于船上的衛星天線，因而需要穩定的天線平臺來隔離船體的搖擺，實現天線在運動中的姿態穩定，并在姿態穩定的基礎上在移動過程中跟蹤和對準衛星。
[0003]傳統的船用衛星天線通常采用機械平臺來隔離載體的擾動，采用步進跟蹤方式使天線波速逐步對準衛星。因此，船用衛星天線系統的關鍵技術在于天線平臺的穩定能力和目標跟蹤能力，能夠很好地隔離載體的運動對天線平臺的姿態是否穩定有直接重要的影響。
[0004]中國專利【CN201310081497.X】中公開了一種船載衛星天線的三軸穩定隨動跟蹤裝置，包括拋物天線、橫滾轉軸、俯仰轉軸、方位轉軸、支架、基座，采用由上述構件構成三軸轉動裝置，方位轉軸垂直向上固定連接在基座底部的中心，支架的所述橫梁的中心轉動連接在方位轉軸的上端，俯仰轉軸可轉動水平設置在支架的二個所述立架的上部，橫滾轉軸位于俯仰轉軸中心位置的上方與俯仰轉軸可轉動正交連接，拋物面天線固定連接在橫滾轉軸的上面，采用由光電傳感器、位置電位器、角速度傳感器、電子羅盤、旋轉編碼器和GPS接收機諸單元構成的反饋系統來替代陀螺系統的技術方案，使船載衛星天線達到了簡化結構、降低成本、易于民用化的目的。
[0005]眾所周知，船載衛星天線的載體保持水平始終保持水平狀態是天線定位跟蹤的主要技術之一，現有技術中，無論是采用電子元件、傳感器等來檢測和補償來實現水平的方式，還是機械裝置實現水平的方式，均存在誤差累積的問題，對于長時間在海上作業的船只，累積誤差導致其定位不準會帶來極大的安全隱患。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是針對現有的技術存在的上述問題，提供一種船載天線的隨動跟蹤裝置，本實用新型所要解決的技術問題是如何實現天線的對衛星的跟蹤，載體始終保持零誤差的水平姿態。
[0007]本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現:一種船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述跟蹤裝置包括一個固設在船體頂部的防干擾筒，所述防干擾筒的上端的開口處設有一支撐板，所述支撐板的外緣固設有一滑板，所述滑板的外表面具有光滑曲面一，所述防干擾筒的上端 的內表面為光滑曲面二，所述光滑曲面一和光滑曲面二均為部分球面，所述滑板卡接在所述防干擾筒的上端開口處，所述光滑曲面一與光滑曲面二相抵靠且兩者能相對滑動；所述支撐板的下端固設有一吊桿，所述吊桿位于支撐板的中心線上且與支撐板垂直，所述吊桿的下端固設有一重力塊，所述支撐板的上端設有一伺服電機一，所述伺服電機一的殼體與所述支撐板固連，所述伺服電機的輸出軸上固設有一轉盤，所述轉盤上設有天線總成，所述天線總成與轉盤之間設有能夠驅動天線總成在垂直于轉盤的平面內擺動的擺動機構，所述跟蹤裝置還包括一個與伺服電機一相連的電子羅盤和一個與所述擺動裝置相連的GPS接收器。
[0008]保持載體水平:將防干擾筒固設在船舶的頂部，且與船身保持垂直狀態，設置在防干擾筒內的支撐板的中心位置處固設有一吊桿，該吊桿下端固設一重力塊，與支撐板相連的滑板滑動連接在防干擾筒的開口處，需要說明的是:滑板的外表面是一個為球面的光滑曲面一，該球面由一完整的球面去除上下球冠后形成，該球面為中心對稱結構，而且該球面以中部的水平橫截面為對稱面上下對稱，防干擾筒的開口的內壁上設有與該光滑曲面一配合的光滑曲面二，光滑曲面一和光滑曲面二相接觸且相互限位，使支撐板能夠在防干擾筒自由擺動，在船只收到風浪等影響而出現晃動時，重力塊受重力作用始終指向地球中心，即保持水平，相比傳統的傳感器控制、機械補償的方式而言，該結構存在即時誤差，但是可以根據延長吊桿、加重重力塊的方式減小該即時誤差，關鍵是，該結構不存在累積誤差的問題，無需人力頻繁維護和校準，相比其他現有技術中，通過重物實現水平的方式而言，本結構對應的支撐板與鉸接點處于同一平面內，即船身晃動時，該支撐板在理論上可以達到絕對的水平，在支撐板上安裝其他部件之后，也能很好的減小了即時誤差，提高定位準確度；
[0009]轉角補償:電子羅盤檢測船只方位，根據搜索到的衛星的位置，得出衛星偏離的轉角，通過伺服電機一來補償該轉角；
[0010]仰角補償:GPS接收器定位船只的位置，可以計算出船只和衛星之間的連線、衛星垂直地表之間的垂線、地表垂直點與船只之間的連線，三者構成直角三角形，可以根據船只遠離船只的距離計算出天線對準需要調整的仰腳，擺動機構適時完成對衛星的補償。
[0011]本跟蹤裝置中，由于支撐板能夠較好的保持水平，而且不會累積誤差，從而不會影響轉角和仰角的補償，使得轉角和仰角不準，三者相互獨立，能夠更好的對衛星進行跟蹤，適用各種環境。
[0012]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述擺動機構包括與所述天線總成固連的兩根擺桿，兩根擺桿之間固設有一分度盤，所述分度盤的兩側面具有錐形齒圈，所述擺桿鉸接在所述轉盤上，所述轉盤上還固設有一伺服電機二，所述伺服電機二的輸出軸上固設有兩個相互平行的錐齒輪，兩個所述錐齒輪的錐面相對，且分別與分度盤的兩個錐形齒圈相嚙合。錐形齒圈密而精，伺服電機二驅動輸出軸上的錐齒輪，從而帶動分度盤轉動，即帶動天線總成轉動。
[0013]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述轉盤上設有兩塊沿轉盤徑線對稱的擋板，兩塊所述擋板之間設有兩塊橫板，所述分度盤通過一銷軸與擺桿固連，所述銷軸插設在兩塊橫板上且所述分度盤夾于兩塊橫板之間。由于分度盤的兩側均設有錐形齒圈，而且被兩個錐齒輪夾于中間，能夠使得傳動時的延遲小、精度高。
[0014]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述轉盤上鉸接有兩根沿轉盤徑線對稱的擺臂，所述擺臂的下端與轉盤鉸接，所述擺臂的上端固設有一配重塊，所述擺臂的中部與所述擺桿的下端鉸接；所述支撐板上方所有重物的合重心與所述支撐板的軸線重合。為了盡量減小支撐板上方的部件對支撐板水平姿態的影響，而設置配重塊，配重塊始終與天線總成的擺動方向相反，能夠解決天線總成偏移支撐板中心時導致支撐板失去平衡的問題，配重塊的質量根據天線總成的質量和尺寸來決定，在制作時，經過多次試驗和調整，使天線總成擺動到任意位置時均能夠使支撐板上方所有重物的合重心與支撐板的軸線重合，使支撐板在理論上保持絕對的水平。
[0015]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述光滑曲面一上設有一限制支撐板相對防干擾筒旋轉的凸筋。支撐板可以沿光滑曲面二擺動，但是不能轉動，以免對轉盤的轉動造成干涉。
[0016]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，本跟蹤裝置還包括一船載電腦，所述電子羅盤、GPS接收器、伺服電機一和伺服電機二均與所述船載電腦相連。
[0017]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述防干擾筒的上端罩設有一個半球形保護罩。防干擾筒和保護罩對整個跟蹤裝置進行密封，消除氣候、人為環境和飛禽對跟蹤裝置的影響，保證跟蹤裝置的精度和可靠度。
[0018]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述防干擾筒和保護罩均為非金屬材料制成。防干擾筒和保護罩可以為有機玻璃、合成纖維等材料制成，防止防干擾筒和保護罩對天線總成、電子羅盤和GPS接收器的干擾。
[0019]在上述的一種船載天線的隨動跟蹤裝置中，所述重力塊呈錐體狀，且所述重力塊的小端朝上并與吊桿相連。在有限的空間內，盡可能的降低重力塊的重心，使支撐板能夠更好的保持水平。
[0020]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0021]1、在船只收到風浪等影響而出現晃動時，重力塊受重力作用始終指向地球中心，即支撐板保持水平，相比傳統的傳感器控制、機械補償的方式而言，該結構存在即時誤差，但是可以根據延長吊桿、加重重力塊的方式減小該即時誤差，關鍵是，該結構不存在累積誤差的問題，無需人力頻繁維護和校準，相比其他現有技術中，通過重物實現水平的方式而言，本結構對應的支撐板與鉸接點處于同一平面內，即船身晃動時，該支撐板在理論上可以達到絕對的水平，在支撐板上安裝其他部件之后，也能很好的減小了即時誤差，提高定位準確度。
[0022]2、本跟蹤裝置中，由于支撐板能夠較好的保持水平，而且不會累積誤差，從而不會影響轉角和仰角的補償，使得轉角和仰角不準，三者相互獨立，能夠更好的對衛星進行跟蹤，適用各種環境。
[0023]3、為了盡量減小支撐板上方的部件對支撐板水平姿態的影響，而設置配重塊，配重塊始終與天線總成的擺動方向相反，能夠解決天線總成偏移支撐板中心時導致支撐板失去平衡的問題，配重塊的質量根據天線總成的質量和尺寸來決定，在制作時，經過多次試驗和調整，使天線總成擺動到任意位置時均能夠使支撐板上方所有重物的合重心與支撐板的軸線重合，使支撐板在理論上保持絕對的水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是船只處于水平狀態下本跟蹤裝置的結構示意圖。
[0025]圖2是船只處于傾斜狀態下本跟蹤裝置的結構示意圖。
[0026]圖3是本跟蹤裝置去除防干擾筒和重力塊后的立體結構示意圖。
[0027]圖4是本跟蹤裝置去除防干擾筒后的爆炸圖。
[0028]圖5是本跟蹤裝置中擺動機構的爆炸圖。[0029]圖中，1、防干擾筒；21、支撐板；22、滑板；23、光滑曲面一 ；24、光滑曲面二 ；25、吊桿；26、重力塊；31、伺服電機一 ；32、轉盤；33、天線總成；34、電子羅盤；35、GPS接收器；36、船載電腦；4、擺動機構；41、擺桿；42、分度盤；43、錐形齒圈；44、伺服電機二 ；45、錐齒輪；51、擋板；52、橫板；53、銷軸；54、擺臂；55、配重塊；6、凸筋；7、保護罩；8、夾板；9、平面軸承。
【具體實施方式】
[0030]以下是本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0031]如圖1和圖2所示，一種船載天線的隨動跟蹤裝置，跟蹤裝置包括一個固設在船體頂部的防干擾筒1，防干擾筒I的上端的開口處設有一支撐板21，支撐板21的外緣固設有一滑板22，滑板22的外表面具有光滑曲面一 23，所示防干擾筒I的上端的內表面為光滑曲面二 24，光滑曲面一 23和光滑曲面二 24均為部分球面，滑板22卡接在防干擾筒I的上端開口處，光滑曲面一 23與光滑曲面二 24相抵靠且兩者能相對滑動；支撐板21的下端固設有一吊桿25，吊桿25位于支撐板21的中心線上且與支撐板21垂直，吊桿25的下端固設有一重力塊26,支撐板21的上端設有一伺服電機一 31,伺服電機一 31的殼體與支撐板21固連，伺服電機的輸出軸上固設有一轉盤32，轉盤32上設有天線總成33，天線總成33與轉盤32之間設有能夠驅動天線總成33在垂直于轉盤32的平面內擺動的擺動機構4，跟蹤裝置還包括一個與伺服電機一 31相連的電子羅盤34和一個與擺動裝置相連的GPS接收器35。
[0032]本跟蹤裝置中，由于支撐板21能夠較好的保持水平，而且不會累積誤差，從而不會影響轉角和仰角的補償，使得轉角和仰角不準，三者相互獨立，能夠更好的對衛星進行跟蹤，適用各種環境。
[0033]如圖3、圖4和圖5所不，擺動機構4包括與天線總成33固連的兩根擺桿41,兩根擺桿41之間固設有一分度盤42，分度盤42的兩側面具有錐形齒圈43，擺桿41鉸接在轉盤32上,轉盤32上還固設有一伺服電機二 44,伺服電機二 44的輸出軸上固設有兩個相互平行的錐齒輪45，兩個錐齒輪45的錐面相對，且分別與分度盤42的兩個錐形齒圈43相嚙合。錐形齒圈43密而精，伺服電機二 44驅動輸出軸上的錐齒輪45，從而帶動分度盤42轉動，即帶動天線總成33轉動，轉盤32上設有兩塊沿轉盤32徑線對稱的擋板51，兩塊擋板51之間設有兩塊橫板52,分度盤42通過一銷軸53與擺桿41固連,銷軸53插設在兩塊橫板52上且分度盤42夾于兩塊橫板52之間。由于分度盤42的兩側均設有錐形齒圈43，而且被兩個錐齒輪45夾于中間，能夠使得傳動時的延遲小、精度高。
[0034]轉盤32上鉸接有兩根沿轉盤32徑線對稱的擺臂54，擺臂54的下端與轉盤32鉸接，擺臂54的上端固設有一配重塊55，擺臂54的中部與擺桿41的下端鉸接；支撐板21上方所有重物的合重心與支撐板21的軸線重合，為了盡量減小支撐板21上方的部件對支撐板21水平姿態的影響，而設置配重塊55，配重塊55始終與天線總成33的擺動方向相反，能夠解決天線總成33偏移支撐板21中心時導致支撐板21失去平衡的問題，配重塊55的質量根據天線總成33的質量和尺寸來決定，在制作時，經過多次試驗和調整，使天線總成33擺動到任意位置時均能夠使支撐板21上方所有重物的合重心與支撐板21的軸線重合，使支撐板21在理論上保持絕對的水平。[0035]光滑曲面一 23上設有一限制支撐板21相對防干擾筒I旋轉的凸筋6，支撐板21可以沿光滑曲面二 24擺動，但是不能轉動，以免對轉盤32的轉動造成干涉，本跟蹤裝置還包括一船載電腦36,電子羅盤34、GPS接收器35、伺服電機一 31和伺服電機二 44均與船載電腦36相連。
[0036]如圖1和圖2所示，防干擾筒I的上端罩設有一個半球形保護罩7，防干擾筒I和保護罩7對整個跟蹤裝置進行密封，消除氣候、人為環境和飛禽對跟蹤裝置的影響，保證跟蹤裝置的精度和可靠度，防干擾筒I和保護罩7均為非金屬材料制成。防干擾筒I和保護罩7可以為有機玻璃、合成纖維等材料制成，防止防干擾筒I和保護罩7對天線總成33、電子羅盤34和GPS接收器35的干擾。
[0037]如圖1所示，在實施過程中，重力塊26呈錐體狀，且重力塊26的小端朝上并與吊桿25相連，在有限的空間內，盡可能的降低重力塊26的重心，使支撐板21能夠更好的保持水平，在吊桿的上端固設一夾板8，在夾板8與支撐板21通過一個平面軸承9固連。
[0038]本跟蹤裝置的跟蹤方法是:
[0039]保持載體水平:將防干擾筒I固設在船舶的頂部，且與船身保持垂直狀態，設置在防干擾筒I內的支撐板21的中心位置處固設有一吊桿25，該吊桿25下端固設一重力塊26，與支撐板21相連的滑板22滑動連接在防干擾筒I的開口處，需要說明的是:滑板22的外表面是一個為球面的光滑曲面一 23，該球面由一完整的球面去除上下球冠后形成，該球面為中心對稱結構，而且該球面以中部的水平橫截面為對稱面上下對稱，防干擾筒I的開口的內壁上設有與該光滑曲面一 23配合的光滑曲面二 24，光滑曲面一 23和光滑曲面二 24相接觸且相互限位，使支撐板21能夠在防干擾筒I自由擺動，在船只收到風浪等影響而出現晃動時，重力塊26受重力作用始終指向地球中心，即保持水平，相比傳統的傳感器控制、機械補償的方式而言，該結構存在即時誤差，但是可以根據延長吊桿25、加重重力塊26的方式減小該即時誤差，關鍵是，該結構不存在累積誤差的問題，無需人力頻繁維護和校準，相比其他現有技術中，通過重物實現水平的方式而言，本結構對應的支撐板21與鉸接點處于同一平面內，即船身晃動時，該支撐板21在理論上可以達到絕對的水平，在支撐板21上安裝其他部件之后，也能很好的減小了即時誤差，提高定位準確度；
[0040]轉角補償:電子羅盤34檢測船只方位，根據搜索到的衛星的位置，得出衛星偏離的轉角，通過伺服電機一 31來補償該轉角；
[0041]仰角補償:GPS接收器35定位船只的位置，可以計算出船只和衛星之間的連線、衛星垂直地表之間的垂線、地表垂直點與船只之間的連線，三者構成直角三角形，可以根據船只遠離船只的距離計算出天線對準需要調整的仰腳，擺動機構4適時完成對衛星的補償。
[0042]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述跟蹤裝置包括一個固設在船體頂部的防干擾筒(1)，所述防干擾筒(I)的上端的開口處設有一支撐板(21)，所述支撐板(21)的外緣固設有一滑板(22)，所述滑板(22)的外表面具有光滑曲面一(23)，所述防干擾筒(I)的上端的內表面為光滑曲面二(24)，所述光滑曲面一(23)和光滑曲面二(24)均為部分球面，所述滑板(22)卡接在所述防干擾筒(I)的上端開口處，所述光滑曲面一(23)與光滑曲面二(24)相抵靠且兩者能相對滑動；所述支撐板(21)的下端固設有一吊桿(25)，所述吊桿(25)位于支撐板(21)的中心線上且與支撐板(21)垂直，所述吊桿(25)的下端固設有一重力塊(26),所述支撐板(21)的上端設有一伺服電機一(31),所述伺服電機一(31)的殼體與所述支撐板(21)固連，所述伺服電機的輸出軸上固設有一轉盤(32)，所述轉盤(32)上設有天線總成(33)，所述天線總成(33)與轉盤(32)之間設有能夠驅動天線總成(33)在垂直于轉盤(32)的平面內擺動的擺動機構(4)，所述跟蹤裝置還包括一個與伺服電機一(31)相連的電子羅盤(34)和一個與所述擺動裝置相連的GPS接收器(35)。
2.根據權利要求1所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述擺動機構(4)包括與所述天線總成(33)固連的兩根擺桿(41)，兩根擺桿(41)之間固設有一分度盤(42)，所述分度盤(42)的兩側面具有錐形齒圈(43)，所述擺桿(41)鉸接在所述轉盤(32)上，所述轉盤(32)上還固設有一伺服電機二(44)，所述伺服電機二(44)的輸出軸上固設有兩個相互平行的錐齒輪(45 )，兩個所述錐齒輪(45 )的錐面相對，且分別與分度盤(42 )的兩個錐形齒圈(43)相嚙合。
3.根據權利要求2所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述轉盤(32)上設有兩塊沿轉盤(32)徑線對稱的擋板(51)，兩塊所述擋板(51)之間設有兩塊橫板(52)，所述分度盤(42)通過一銷軸(53)與擺桿(41)固連，所述銷軸(53)插設在兩塊橫板(52)上且所述分度盤(42 )夾于兩塊橫板(52 )之間。
4.根據權利要求3所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述轉盤(32)上鉸接有兩根沿轉盤(32)徑線對稱的擺臂(54)，所述擺臂(54)的下端與轉盤(32)鉸接，所述擺臂(54)的上端固設有一配重塊(55)，所述擺臂(54)的中部與所述擺桿(41)的下端鉸接；所述支撐板(21)上方所有重物的合重心與所述支撐板(21)的軸線重合。
5.根據權利要求4所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述光滑曲面一(23)上設有一限制支撐板(21)相對防干擾筒(I)旋轉的凸筋(6)。
6.根據權利要求5所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，本跟蹤裝置還包括一船載電腦(36)，所述電子羅盤(34)、GPS接收器(35)、伺服電機一(31)和伺服電機二(44 )均與所述船載電腦(36 )相連。
7.根據權利要求6所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述防干擾筒(I)的上端罩設有一個半球形保護罩(J)。
8.根據權利要求7所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述防干擾筒(I)和保護罩(7)均為非金屬材料制成。
9.根據權利要求8所述的船載天線的隨動跟蹤裝置，其特征在于，所述重力塊(26)呈錐體狀，且所述重力塊(26)的小端朝上并與吊桿(25)相連。
【文檔編號】H01Q1/34GK203503786SQ201320632577
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】樓平, 黃元君, 葛偉平, 錢榮高, 吳志軍, 丁永生, 秦國棟, 何鶯, 韋雷, 龐權如, 趙士健 申請人:嘉興職業技術學院