[发明专利]一种基于地理坐标系指向控制的两轴吊舱系统

摘要

一种基于地理坐标系指向控制的两轴吊舱系统，包括两轴吊舱结构单元、测控单元、传输系统和地面监控站，两轴吊舱结构单元由基板、方位框和俯仰框构成，承载高精度自动驾驶仪和遥感载荷；测控单元由高精度自动驾驶仪、码盘、俯仰电机和驱动板、方位电机和驱动板构成，实现遥感载荷视轴地理坐标下的测量和控制；传输系统由数传电台和图传电台构成，实现两轴吊舱系统数据和遥感载荷图像的实时传送；地面监控站由数传接收机、图传接收机和地面显示终端构成，实时显示两轴吊舱系统遥感载荷地理坐标系下的角度信息，并根据任务需求向两轴吊舱系统发送控制指令；本发明基于遥感载荷视轴在地理坐标系下的指向信息进行直接控制，保证了两轴吊舱系统多扰环境下的控制精度，且成本低、应用方便，具有重要的工程价值。

主权项

1.一种基于地理坐标系指向控制的两轴吊舱系统，其特征在于包括：两轴吊舱结构单元(1)、测控单元(2)、传输系统(3)和地面监控站(4),其中：两轴吊舱结构单元(1)由基板(11)、方位框(12)和俯仰框(13)构成，基板(11)作为两轴吊舱系统与运动载体的过渡环节，通过减震器固连于两轴吊舱系统和运动载体之间，隔离运动载体的非理想高频运动干扰；方位框(12)作为两轴吊舱系统的最外环，承载俯仰框，实现两轴吊舱系统方位方向的旋转，进而影响遥感载荷视轴在地理坐标系下方位方向的偏转；俯仰框(13)作为两轴吊舱系统的最内环，承载高精度自动驾驶仪和遥感载荷，实现两轴吊舱系统俯仰方向的旋转，进而影响遥感载荷视轴在地理坐标系下俯仰方向的偏转；测控单元(2)作为两轴吊舱系统的核心，具有测量和控制功能，由高精度自动驾驶仪(21)、码盘(22)、俯仰电机驱动板和电机(23)、方位电机驱动板和电机(24)构成，高精度自动驾驶仪(21)提供安装平面地理坐标下的角度信息，码盘(22)分别安装在俯仰框和方位框旋转轴上，提供框架间的相对角度信息，俯仰电机驱动板和电机(23)接收高精度自动驾驶仪(21)产生的PWM信号，驱动俯仰框电机进行转动，方位电机驱动板和电机(24)接收高精度自动驾驶仪(21)产生的PWM信号，驱动方位框电机进行转动，测量功能通过高精度自动驾驶仪(21)和码盘(22)实现，提供遥感载荷视轴在地理坐标系下的指向精度和框架运动角度，控制功能通过高精度自动驾驶仪(21)、俯仰电机驱动板和电机(23)和方位电机驱动板和电机(24)实现，基于映射关系构建地理坐标系的两轴吊舱惯性稳定平台动力学方程，产生相应的框架运动调整遥感载荷视轴地理坐标系的指向，实现多扰环境下遥感载荷视轴控制；传输系统(3)由数传电台(31)和图传电台(32)构成，数传电台(31)将载荷视轴在地理坐标系下的俯仰和方位的角度和角速度、俯仰框和方位框码盘的角度实时回传到地面控制终端，图传电台(32)将载荷图像信息实时回传到地面控制终端；地面监控站(4)由数传接收机(41)、图传接收机(42)和地面显示终端(43)构成，数传接收机(41)接收数传电台(31)回传的载荷视轴在地理坐标系下的角度和角速度、俯仰框和方位框码盘的角度，并通过串口发送到地面显示终端(43)，图传接收机(42)接收图传电台(32)回传的遥感载荷图像信息，并通过串口发送到地面显示终端(43)，地面显示终端(43)接收数传电台和图传电台的信息进行实时显示，并根据任务需求向两轴吊舱系统发送控制指令。