[发明专利]一种无人机定向天线自跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机定向天线自跟踪系统。

背景技术

随着无人机(UAV)技术的快速发展，其应用越来越广泛，在气象观测、农业耕作、治安监控、军事侦察和人员营救等领域都有着广阔的应用前景，在许多应用中，无人机与地面控制系统间有大量的观测、控制数据需要实时传输，为了保证数据收发准确可靠，同时提高接收增益和抗干扰能力，这种远距离、高带宽的通信通常采用定向天线H。定向天线工作时，只有发射天线和接收天线主瓣对准时，才有较高的增益哺。如果不能保证定向天线实时对准，将使无人机与地面控制系统间信号中断，这不仅会丢失观测数据，影响任务的完成，还会造成无人机的失控，可能导致无人机丢失、坠毁等严重事故，因此，需要保证定向天线实时对准。

实现定向天线对准跟踪主要有人工跟踪和自动跟踪。人工跟踪存在误差大、实时性差等不足。自动跟踪是定向天线根据目标的运动，自动实现对目标的跟踪，是目前主要的跟踪方式。根据目标角确定方法的不同，定向天线自动跟踪(以下简称定向天线自跟踪)可分为2种主要方式：①最常用的是通过信号相位关系来进行目标角判断，这需要一套复杂的天线伺服反馈系统，成本很高，此外，该方法抗干扰能力较差；②利用无人机实时发送给地面站的GPS位置信息，根据无人机和定向天线的相对位置来确定跟踪目标角。由于GPS位置信号具有比前者跟踪信号更加稳定、实现简单等特点，因此，两者相比，后者更有优势。

但在研制过程中，发现此方法存在以下不足：根据无人机和定向天线的相对位置来确定跟踪目标角，目前有多种方法，但或为了降低计算的复杂性，进行了简化处理"’或在计算中需要根据定向天线和无人机的相对位置来判断真实的方位角所在象限，在象限边界处容易引起歧义，增加了控制系统实现的复杂度。由于通信链路传输能力以及低成本GPS接收机动态特性的限制，通常无人机发送给地面控制系统的位置更新频率较低，在近距离跟踪时，跟踪角度变化波动较大，容易造成跟踪系统运动波动和较大的跟踪误差，显著增加系统磨损。随着无人机的广泛应用，在许多应用领域需要定向天线自跟踪系统具有机动跟踪能力，以提高系统的机动性和隐蔽性。但在机动过程中，定向天线的GPS位置信息容易受隧道、树木和建筑等干扰，造成位置信息不准，从而导致跟踪目标丢失。

发明内容

本发明提出一种无人机定向天线自跟踪系统。

本发明所述一种无人机定向天线自跟踪系统，其包括方位和俯仰角测量仪、人机交互面板、主控制器、接收机、角度传感器、减速器和驱动电路，其中方位和俯仰角测量仪、人机交互面板、接收机和角度传感器均分别连接在主控制器上，驱动电路、减速器和角度传感器依次相连，其中主控制器连接在驱动电路上。

优选地，所述主控制器内部设置有控制系统。

优选地，所述角度传感器上设有定向天线。

优选地，所述接收机为GPS接收机。

优选地，控制器为MCU模块，所述MCU模块为DSP28335处理器。

本发明所述无人机定向天线自跟踪系统，通过实时采集载车方位、俯仰和位置等信息，利用基于相对位置的目标角计算方法，可实现定向天线在机动过程中的自动跟踪能力具有机动跟踪能力平滑了定向天线跟踪动作，降低了运动部件的磨损，提高了系统跟踪精度，当位置信息丢失、速度变化不大时，还可保持定向天线的正确指向，避免目标丢失；同时利用方位运动前馈控制策略，有效降低了过顶跟踪误差，提高了系统可靠性和适应性，易于工程实现。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图中：1-方位和俯仰角测量仪、2-人机交互面板、3-主控制器、4-接收机、5-角度传感器、6-减速器、7-驱动电路。

具体实施方式

本发明所述一种无人机定向天线自跟踪系统，其包括方位和俯仰角测量仪1、人机交互面板2、主控制器3、接收机4、角度传感器5、减速器6和驱动电路7，其中方位和俯仰角测量仪1、人机交互面板2、接收机4和角度传感器5均分别连接在主控制器3上，驱动电路7、减速器6和角度传感器5依次相连，其中主控制器3连接在驱动电路7上。所述主控制器3内部设置有控制系统。所述角度传感器5上设有定向天线。所述接收机4为GPS接收机4。控制器为MCU模块，所述MCU模块为DSP28335处理器。