[发明专利]3-RPRRR三维转动型并联机构天线结构系统

说明书

本发明涉及一种基于3‑RPRRR三维转动型并联机构天线结构系统。由天线反射体和天线座构成，天线座是三个伺服电机或液压缸分别驱动三个直线伸缩驱动装置，该三个直线伸缩驱动装置的上、下端分别通过一个三个串联的转动副和一个转动副与上、下平台连接。每个直线伸缩驱动装置与其下端连接的转动副、其上端连接的三个转动副构成一个支链。上、下平台分别为等边三角形，且位置一致。3条支链分别连接于两等边三角形的顶角，其特征是3条支链下端的转动副轴线共面，且汇交于上、下等边三角形中心连线上的一点O(即构成“共面共点”)，构成一种基于3‑RPRRR三维转动型并联机构天线结构系统。本发明解决了天线“过顶”连续跟踪的技术难题，实现‑5°俯仰角的超半球空域连续跟踪。

所属技术领域

本发明涉及一种基于3-RPRRR三维转动型并联机构的天线结构系统。用于航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)及卫星通信的天线结构系统。天线结构系统与伺服控制系统、馈源馈线系统(简称：天、伺、馈)组成天线系统，实现遥感、遥测和遥控信息获取和指令，实现卫星通信信息传递和处理。尤其是能够获取卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，实现无过顶“盲区”的连续跟踪卫星运载火箭等飞行器，圆满解决天线半球工作空域内的连续跟踪，即在方位：0°～360°，俯仰：-5°≤俯仰角≤185°(假设天线垂直水平面朝天指向为俯仰角0°和180°位置)工作空域的连续跟踪。本发明技术方案属于机电一体化技术领域。

背景技术

天线反射体部分一般有：主反射器面板、背架结构、中心体、平衡重结构，副反射器和调焦装置及其支撑结构或前馈支撑结构组成；天线座部分一般有：天线座支撑结构、驱动轴系及传动装置、馈线和线缆缠绕装置、数据检测传递装置和安全保护装置组成。天线反射体和天线座两个分系统构成天线结构系统。

目前，世界上公知的航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)所采用经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天线，俯仰-方位型天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，盲锥区域的大小(即盲锥的锥顶角)取决于天线与飞行器的距离和飞行器水平飞行速度。对低轨遥感天线至今尚未圆满解决“过顶”连续跟踪的问题。先引入一个天线跟踪“盲锥区”的概念，经典的俯仰-方位型天线座在跟踪目标时，天线方位角速度：β＝V/(R*cosε)(式中：V为目标飞行的水平速度；R为天线到目标的直线距离；ε为天线仰角；β为天线方位角速度)，当目标从天线天顶附近通过时，仰角ε→90°，cosε→0，β→∞。但电机驱动功率是有限的，天线转动的角速度也是有限的，在一定的驱动功率下，天线只能跟踪某一仰角以下的目标，在俯仰-方位型天线天顶附近存在无法连续跟踪的“盲锥区”。

目前，工程实际中俯仰-方位型(EL-AZ型)天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，无法采用经典的俯仰-方位型天线实现在天线天顶位置“过顶”连续跟踪。只能选择避开卫星运行轨道经过天线天顶跟踪盲区的位置建造卫星地面站天线。

传统经典的遥感遥测低轨卫星天线设计选用俯仰-方位型(EL-AZ型)天线座，其存在过顶“盲锥区”，俯仰-方位型天线无法在卫星过顶“盲锥区”空域连续跟踪卫星，实现信号不间断连续工作的需求。

发明内容

本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种并联机构天线结构系统，实现无过顶“盲区”的连续跟踪天线系统，圆满解决天线工作空域“过顶”连续跟踪，实现卫星信号和数据不间断连续工作的需求。由于求解并联机构的运动方程反解便捷容易，易于实现伺服控制。