[发明专利]一种外场塔康地面信台定向装置及其定向方法

权利要求书

1.一种外场塔康地面信台定向装置，包括四方位限位盘和定向调平系统；所述定向调平系统通过支撑杆安装于四方位限位盘的上方，其特征在于，所述定向调平系统和四方位限位盘均安装于塔康地面信台三脚架与天线之间间的支撑杆上，其中，定向调平系统可绕支撑杆转动，四方位限位盘与支撑杆固定连接紧固；

所述定向调平系统主要由单轴陀螺、双轴加速度计、处理电路板、供电单元、机箱、人机界面组成；

所述处理电路板用于采集单轴陀螺和双轴加速度计信息，并根据接收人机界面的指令进行相应处理运算，通过与人机界面接口将信息输出显示；

所述单轴陀螺和双轴加速度计通过对应的台体安装于机箱内，其中单轴陀螺沿垂直于地面的Y轴安装、双轴加速度计的两只加速度计分别沿水平方向的X轴和垂直于地面的Y轴安装；

所述四方限位盘在其0°、90°、180和270°对应边沿位置处均设有限位孔和与其对应的刻度；

所述机箱上设有一上下贯通的过孔，所述支撑杆位于过孔内并通过轴承与机箱固定连接；机箱的其中外壁一侧设有可上下活动的限位插销；限位插销平行于支撑杆；限位插销和限位孔配合；

所述供电单元为可充电锂电池组，用于给单轴陀螺、双轴加速度计、处理电路板和人机界面供电；

所述人机界面设于机箱的外壁上，其通过接口与处理电路板相连，采用触屏LCD结构，用于实现人机信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种外场塔康地面信台定向装置，其特征在于，所述处理电路板包括电源模块、采样模块、计算处理模块和接口模块；

所述电源模块用于实现供电单元输入电源的整流滤波，再将滤波后的12V电源转化成5V、3.3V为陀螺仪、加速度计和CPU供电；

所述采样模块用于实现单轴陀螺和双轴加速度计测量信息的采集；

所述计算处理模块处理将采样模块得到的双轴加速度计和单轴陀螺的测量数据根据用户输入指令进行调平及定向角计算；

接口模块用于实行人机交互，CPU通过触屏LCD输出系统的状态及提示；用户通过触屏LCD输入操作指令，经过接口模块的处理传输至计算处理模块；

采集模块采集双轴加速度计和单轴陀螺的敏感，配合触屏LCD指令输入相应的四位置转动命令，进行系统的调平及定向，并通过LCD显示系统的状态及结果；装置通过双轴加速度计实现调平，以保证单轴陀螺在四位置转动处于水平面，单轴陀螺在水平面内测量地球自转角速度的分量，进而计算出方位角。

3.一种外场塔康地面信台定向方法，其特征在于，采用如权利要求1或2任意一项所述的一种外场塔康地面信台定向装置实现，具体包括以下步骤：

步骤1，塔康地面信台安装准备后，将定向调平系统锁闭在四方位限位盘的第一限位孔中，塔康地面信台定向装置进行开机启动；

步骤2，触摸屏LCD启动显示系统进行自检，由于单轴陀螺仪及双轴加速度计启动稳定需要一段时间，自检时间为1分钟；

步骤3，系统完成自检，塔康地面信台定向装置输出水平姿态角，通过人机界面显示，提醒操作人员进行调平工作，调平直到水平姿态角满足设定水平阈值；

步骤4，调平后，系统会提示开始第一位置也就是四方限位盘0°位置陀螺数据采集，点击第一位置数据采集开始按钮开始采集，采集时长为ΔT；采集结束后会提示下一位置四方90°数据采集，并将计算出角速度均值ω₁并显示在人机界面上；

步骤5，完成第一位置陀螺测量数据采集后，限位插销锁定到第二位置进行锁闭，锁闭完成后，点击第二位置数据采集开始按钮，开始采集静态采集第二位置陀螺测量数据，满足采样时间ΔT后，计算角速度均值ω₂并显示在人机界面上；

步骤6，依次完成第三位置180°、第四位置陀螺270°测量数据采集后获得的角速度均值ω₃、ω₄后，通过计算出方位角ψ。