[发明专利]一种无人机自动跟踪天线系统及其跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机自动跟踪天线系统及其跟踪方法。

背景技术

无人机近些年来备受各国青睐，它不仅可以用于战场监视，提前预警等军事领域，在民用领域更有广阔的应用前景。它可以携带高清晰可见光或红外摄像系统，能方便的进入人类无法抵达的地区进行空中侦察和空中摄影，可以用来进行地形测绘、灾情监测等。在要求快速信息获取与实时影像回传等方面的应用上，优秀的天线系统是保证图像传输质量、消除重影和抗干扰的重要因素。

目前，人们已经发明了一些不同形式的无人机自动跟踪天线系统，现有技术可参照公告号为CN102109850A的中国专利，其公开了一种无人机便携式天线自动跟踪系统，包括机械平台及安装在其上的天线，所述机械平台包括固定在地面的三脚架及安装在三脚架上的水转平台，通过安装在机械平台上的ARM控制装置控制相应电机转动相应角度以保证天线指向无人机。

但上述系统只有地面端使用了定向天线和自动跟踪云台，一般的无人机机载端均使用固定的全向天线，当无人机以某种特定姿态飞行时，无人机的机载天线不容易保持实时对准地面端天线，导致信号丢失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机自动跟踪天线系统及其跟踪方法，用以解决现有无人机在特定姿态飞行时，其机载天线与准地面端天线不容易实时对准的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种无人机自动跟踪天线系统，所述无人机自动跟踪天线系统包括机载端设备与地面端设备，所述机载端设备包括机载控制器、机载天线以及第一驱动装置，所述机载控制器上连接有排线，所述排线远离机载控制器的一端分别连接在机载天线和第一驱动装置上，所述第一驱动装置包括水平舵机、俯仰舵机以及连接件，所述连接件固接在水平舵机的输出轴上，所述俯仰舵机固定在连接件远离水平舵机的一端，所述机载天线安装在俯仰舵机的输出轴上；所述地面端设备包括三脚架、地面端控制器、角度传感器、地面端天线以及第二驱动装置，所述地面端控制器上连接有软导线，所述软导线远离地面端控制器的一端分别连接在角度传感器和第二驱动装置上，所述角度传感器安装在地面端天线上，所述第二驱动装置包括水平电机、俯仰电机以及支撑架，所述地面端控制器安装在支撑架上，所述三脚架上固接有底座，所述支撑架安装在底座上，且在支撑架的底面上开设有供水平电机穿过的第三通孔，所述水平电机固定在底座上，且水平电机和支撑架之间设有第一传动机构，所述俯仰电机固定在支撑架的侧壁上，所述地面端天线安装在支撑架上部，且地面端天线与俯仰电机之间设有第二传动机构。

优选的，所述俯仰舵机的输出轴上固接有联动轴，所述联动轴远离俯仰舵机的一端转动连接在连接件上，并在联动轴的轴壁上固接有限位块，所述限位块上开设有螺纹孔，所述机载天线的背面通过旋扣件旋入螺纹孔内。

优选的，所述机载天线和地面端天线均为抛物面天线。

优选的，所述连接件的上方设有固定件，所述水平舵机固定在固定件内，且水平舵机的输出轴穿过固定件固接在连接件上，所述固定件的底部固接有连接杆，所述连接杆穿过连接件，且连接杆置于连接件下方的杆壁上固接有挡片。

优选的，所述第一传动机构包括转动连接在底座上的主轴、固接在主轴上的第一齿轮、固接在水平电机输出轴上的第二齿轮以及连接杆，所述主轴设置在第三通孔内，所述第一齿轮与第二齿轮相互啮合，所述连接杆的一端固接在主轴上，另一端固接在支撑架的内底面上。

优选的，所述连接杆沿主轴的圆周边缘呈等距分布。

优选的，所述底座上等距开设有多个半球形凹槽，所述半球形凹槽内铰接有圆球，所述圆球支撑在支撑架的底部。

优选的，所述第二传动机构包括转动连接在支撑架上部的转轴、固接在转轴上的第三齿轮、固接在俯仰电机输出轴上的第四齿轮以及传动带，所述传动带的内壁上一体成型有啮合齿，且传动带套在第三齿轮和第四齿轮上，所述地面端天线固定在转轴上。

本发明提供的一种无人机自动跟踪天线系统的跟踪方法，所述方法包括：机载控制器先检测无人机当前坐标以及飞行姿态，并依次计算出当前坐标与起飞点坐标间的角度关系及机载天线对准起飞点所需的舵机旋转角度；机载控制器根据计算角度控制水平舵机和俯仰舵机旋转，使机载天线对准地面端设备，并将无人机当前坐标通过机载天线发送出去；地面端控制器通过地面端天线接收无人机坐标；地面端控制器通过角度传感器读取地面端设备的坐标和地面端天线当前的角度，并计算出无人机坐标与地面端设备坐标间的角度关系；地面端控制器根据计算结果控制水平电机和俯仰电机转动，使地面端天线对准无人机。