CN107658542A - 一种无人机自动跟踪天馈伺*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机自动跟踪天馈伺***，包括底座，底座上安装有伺服转台，伺服转台上设置有天线组件，伺服转台的一侧或两侧安装有高清度摄像头，高清度摄像头用于捕捉目标无人机的图像；伺服转台的顶部还设置有电子罗盘，底座上还设置有信号输入接口、信号输出接口、控制接口和电源接口，信号输入接口、信号输出接口均与天线组件连接，控制接口分别与伺服转台、天线组件、高清度摄像头、电子罗盘连接，并用于与控制单元连接；本发明的天馈伺***满足宽频段的覆盖，整个***的体积小、重量轻，利于安装和使用，而且结构简单、使用方便。伺服控制简单，容易操作稳定；并能满足自动跟踪调整。

Description

一种无人机自动跟踪天馈伺***
【技术领域】
本发明属于天线伺服自动跟踪技术领域，特别涉及一种无人机自动跟踪天馈伺***。
【背景技术】
现代电子设备中，运用无线通讯技术对数据、声音、图像等进行无线传输已被越来越多的运用。天线，作为一种用电磁信号传输，其主要承担对目标反馈、压制、干扰、对抗、成像等工作。伺服***的作用是对信号反馈进行处理、解析、跟踪，是应用无线电跟踪通讯必要的装置。
但是，目前单个天线的带宽窄，在宽带的使用要求下，一般需要最少安装6个不同频段的天线，导致整个***的体积增大，不利于安装，而伺服***部分又要求精度高、体积小、运转稳定可靠，因此，需要研发一种精度高、体积小、运行稳定可靠的天线***。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种无人机自动跟踪天馈伺***，以解决现有***中天线精度低、体积大、可调整性差的问题。
本发明采用以下技术方案：一种无人机自动跟踪天馈伺***，包括底座，底座上安装有伺服转台，伺服转台上设置有天线组件，伺服转台用于调节天线组件的姿态，以保证天线组件与目标无人机之间的信号传输；
伺服转台的一侧或两侧安装有高清度摄像头，高清度摄像头用于捕捉目标无人机的图像；伺服转台的顶部还设置有电子罗盘，电子罗盘用于获取本无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过天线组件将位置信息发送至目标无人机；
底座上还设置有信号输入接口、信号输出接口、控制接口和电源接口，信号输入接口、信号输出接口均与天线组件连接，并用于与外部信号发射装置和信号接收装置连接，控制接口分别与伺服转台、天线组件、高清度摄像头、电子罗盘连接，并用于与控制单元连接。
进一步地，天线组件包括喇叭天线、对数周期天线、螺旋天线，喇叭天线的工作频段为5.725GHz～5.85GHz，对数周期天线的工作频段为2.4GHz～2.483GHz和1.56GHz～1.61GHz，螺旋天线的工作频段为1.57GHz～1.62GHz；
螺旋天线与信号输入接口连接，并用于将信号输入接口输入的信号发送至目标无人机，喇叭天线、对数周期天线均与信号输出接口连接，均用于接收目标无人机返回的信号，并将返回的信号通过信号输出接口传输至接收设备。
进一步地，喇叭天线为水平极化安装，对数周期天线为垂直极化安装；或者，喇叭天线为垂直极化安装，对数周期天线为水平极化安装。
进一步地，伺服转台的两侧均设置有水平转轴，每个水平转轴上均安装有竖直设置的旋转臂，旋转臂上通过天线支架设置有天线组件，旋转臂用于以水平转轴为轴心转动，以调节天线组件的俯仰角度。
进一步地，天线支架包括边缘互相连接的水平板和竖直板，水平板用于安装在旋转臂上，竖直板用于安装天线组件；
竖直板上分别开设有喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔，且螺旋天线安装孔位于喇叭天线安装孔和对数周期天线安装孔之间。
进一步地，旋转臂转动角度为-60°～+90°。
进一步地，喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔两两之间均有间距，间距大小为0.25λ-0.5λ，其中，λ为天线组件所发射信号和接收信号的波长。
进一步地，高清度摄像头安装在伺服转台一侧或两侧的水平转轴上，且每个高清度摄像头均用于随水平转轴转动，以调节其俯仰角度。
进一步地，控制接口还连接有用于人机交互的键盘和显示器。
还包括另一种无人机自动跟踪天馈伺***，其包括上述的无人机自动跟踪天馈伺***，还包括控制单元；
控制单元用于控制高清度摄像头捕捉目标无人机的图像，并接收高清度摄像头返回的目标无人机图像；
还用于根据目标无人机图像，控制伺服转台运动，以调节天线组件的姿态；
还用于控制外部信号发射装置发出射频信号，并通过天线组件发送至目标无人机；
还用于将天线组件接收的无人机返回的信号通过信号输出接口(92)发送至外部信号接收装置；
还用于接收电子罗盘发出的本无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过天线组件将实时位置信息发送至目标无人机。
本发明的有益效果是：本发明的天馈伺***满足宽频段的覆盖，整个***的体积小、重量轻，利于安装和使用，而且结构简单、使用方便。伺服控制简单，容易操作稳定；并能满足自动跟踪调整。
本发明的超宽带三种天线，实现了1.56～5.85GHz宽频带的覆盖，在整个频率范围内技术指标满足使用要求；满足宽频段的覆盖，整个***的体积小、重量轻，利于安装和使用；而且该天线结构简单、使用方便。三种天线可分别独立安装密封，采用方便操作、精度高、可调节天线水平及俯仰角度的伺服转台，而且天线设置有独立天线罩使三种天线内部形成一个封闭的空间，伺服机构、支架及天线***做有保护处理，使得天线***、伺服***中元器件免受大气环境的直接作用；具摄像头及显示设备与用户进行交互，实现了方便快捷的控制。
【附图说明】
图1为本发明一种无人机自动跟踪天馈伺***的结构示意图；
图2为本发明一种无人机自动跟踪天馈伺***的侧视图。
其中：4.天线支架；5.高精度摄像头；6.伺服转台；8.电子罗盘；9.底座；11.喇叭天线；12.对数周期天线；13.螺旋天线；41.水平板；42.竖直板；61.水平转轴；62.旋转臂；91.信号输入接口；92.信号输出接口；93.控制接口；94.电源接口。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种无人机自动跟踪天馈伺***，如图1、图2所示，包括底座9，底座9上安装有伺服转台6，伺服转台6上设置有天线组件，伺服转台6用于调节天线组件的姿态，以保证天线组件可以根据目标无人机的位置变化进行跟踪调整，实现与目标无人机之间的信号传输。
天线组件包括喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13，喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13初始安装状态均为水平状态。
喇叭天线11的工作频段为5.725GHz～5.85GHz，其具体为角锥喇叭天线，安装时，水平及垂直两种极化均可安装。
对数周期天线12的工作频段为2.4GHz～2.483GHz和1.56GHz～1.61GHz，该天线安装时水平及垂直两种极化均可安装。
由于喇叭天线11和对数周期天线12均是用于接收无人机的反馈信号，因此，喇叭天线11和对数周期天线12的极化安装方式必须不同，当喇叭天线11为水平极化安装时，对数周期天线12必须为垂直极化安装，当喇叭天线11为垂直极化安装时，对数天线12必须为水平极化安装，只有这样安装，才能保证不管目标无人机发出的是水平极化信号还是垂直极化信号，都可以通过喇叭天线11或对数周期天线12进行接收。
螺旋天线13的工作频段为1.57GHz～1.62GHz，该天线安装于喇叭天线11和对数周期天线12之间。
伺服转台6的一侧或两侧安装有高清度摄像头5，高清度摄像头5用于捕捉目标无人机的图像；伺服转台6的顶部还设置有电子罗盘8，电子罗盘8用于获取无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过天线组件将位置信息发送至目标无人机。
根据距离远近，高清度摄像头5优选采用40倍高清度摄像头，其调焦距璃大。高清度摄像头5安装在伺服转台6一侧或两侧的水平转轴61上，保证每个高清度摄像头5可以随水平转轴转动，调节其俯仰角度。
底座9上还设置有信号输入接口91、信号输出接口92、控制接口93和电源接口94，信号输入接口91、信号输出接口92均与天线组件连接，并用于与信号发射装置和信号接收装置连接，控制接口93分别与伺服转台6、天线组件、高清度摄像头5、电子罗盘8连接，并用于与控制单元连接。控制接口93还连接有用于人机交互的键盘和显示器。
螺旋天线13与信号输入接口91连接，并用于将信号输入接口91输入的信号发送至目标无人机，喇叭天线11、对数周期天线12均与信号输出接口连接92，均用于接收目标无人机返回的信号，并将返回的信号通过信号输出接口92传输至接收设备。
伺服转台6内部设置有伺服电机，伺服电机的输出端位于伺服转台的两侧，即为水平转轴61，每个水平转轴61上均安装有竖直设置的旋转臂62，旋转臂62上通过天线支架4设置有天线组件，旋转臂62用于以水平转轴61为轴心转动，以调节天线组件的俯仰角度。
天线支架4包括边缘互相连接的水平板41和竖直板42，竖直板42的底边与水平板41的一侧边相连接，水平板41用于安装在旋转臂62上，竖直板42用于安装天线组件，工作状态时，旋转臂62可带动天线支架4随其转动。
竖直板42上分别开设有喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔，且螺旋天线安装孔位于喇叭天线安装孔和对数周期天线安装孔之间。喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔两两之间均有间距，间距大小为0.25λ-0.5λ，其中，λ为天线组件所发射信号和接收信号的波长。而且这个间距可以保证安装后的喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13之间在收发信号时不会相互影响，在一维方向上实现天线的辐射特性。
喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13的后端均设置有与天线支架4连接法兰盘，通过法兰盘将天线连接到天线支架4上，且喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13均与竖直板42垂直，即喇叭天线11、对数周期天线12、螺旋天线13初始状态均呈水平状态。
本发明的伺服转台6的转动指标实现情况为：方位指向：±185°；旋转臂32的旋转角度，即俯仰角度：-60°～0°～+90°；转动速度：0.1°～40°/S(连续可调)；转动最大加速度：40°/S；指向精度：≤0.2°；角度分辨率：≤0.1°，均可满足使用要求。
本发明的三种天线***，采用方便操作、精度高、可调节天线水平及俯仰角度的伺服转台，而且天线设置有独立天线罩使三种天线内部形成一个封闭的空间，伺服机构、支架及天线***做有保护处理，使得天线***、伺服***中元器件免受大气环境的直接作用；具摄像头及显示设备与用户进行交互，实现了方便快捷的控制。
本发明还包括另一种无人机自动跟踪天馈伺***，还包括控制单元；
控制单元用于控制高清度摄像头5捕捉目标无人机的图像，并接收高清度摄像头5返回的目标无人机图像；
还用于根据目标无人机图像，控制伺服转台6运动，以调节天线组件的姿态；
还用于控制外部信号发射装置发出射频信号，并通过天线组件发送至目标无人机；
还用于将天线组件接收的无人机返回的信号通过信号输出接口92发送至外部信号接收装置；
还用于接收电子罗盘8发出的本无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过天线组件将所述实时位置信息发送至目标无人机。

Claims (10)

1.一种无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，包括底座(9)，所述底座(9)上安装有伺服转台(6)，所述伺服转台(6)上设置有天线组件，所述伺服转台(6)用于调节所述天线组件的姿态，以保证所述天线组件与目标无人机之间的信号传输；
所述伺服转台(6)的一侧或两侧安装有高清度摄像头(5)，所述高清度摄像头(5)用于捕捉目标无人机的图像；所述伺服转台(6)的顶部还设置有电子罗盘(8)，所述电子罗盘(8)用于获取本无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过所述天线组件将所述位置信息发送至目标无人机；
所述底座(9)上还设置有信号输入接口(91)、信号输出接口(92)、控制接口(93)和电源接口(94)，所述信号输入接口(91)、信号输出接口(92)均与所述天线组件连接，并用于与外部信号发射装置和信号接收装置连接，所述控制接口(93)分别与伺服转台(6)、天线组件、高清度摄像头(5)、电子罗盘(8)连接，并用于与外部控制单元连接。
2.如权利要求1所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述天线组件包括喇叭天线(11)、对数周期天线(12)、螺旋天线(13)，所述喇叭天线(11)的工作频段为5.725GHz～5.85GHz，所述对数周期天线(12)的工作频段为2.4GHz～2.483GHz和1.56GHz～1.61GHz，所述螺旋天线(13)的工作频段为1.57GHz～1.62GHz；
所述螺旋天线(13)与所述信号输入接口(91)连接，并用于将信号输入接口(91)输入的信号发送至目标无人机，所述喇叭天线(11)、对数周期天线(12)均与所述信号输出接口连接(92)，均用于接收目标无人机返回的信号，并将所述返回的信号通过信号输出接口(92)传输至接收设备。
3.如权利要求1所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述喇叭天线(11)为水平极化安装，对数周期天线(12)为垂直极化安装；或者，所述喇叭天线(11)为垂直极化安装，对数周期天线(12)为水平极化安装。
4.如权利要求2或3所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述伺服转台(6)的两侧均设置有水平转轴(61)，每个所述水平转轴(61)上均安装有竖直设置的旋转臂(62)，所述旋转臂(62)上通过天线支架(4)设置有所述天线组件，所述旋转臂(62)用于以所述水平转轴(61)为轴心转动，以调节所述天线组件的俯仰角度。
5.如权利要求4所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述天线支架(4)包括边缘互相连接的水平板(41)和竖直板(42)，所述水平板(41)用于安装在所述旋转臂(62)上，所述竖直板(42)用于安装所述天线组件；
所述竖直板(42)上分别开设有喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔，且所述螺旋天线安装孔位于所述喇叭天线安装孔和对数周期天线安装孔之间。
6.如权利要求5所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述旋转臂(62)转动角度为-60°～+90°。
7.如权利要求2所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述喇叭天线安装孔、对数周期天线安装孔和螺旋天线安装孔两两之间均有间距，所述间距大小为0.25λ-0.5λ，其中，λ为天线组件所发射信号和接收信号的波长。
8.如权利要求1所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述高清度摄像头(5)安装在所述伺服转台(6)一侧或两侧的水平转轴(61)上，且每个所述高清度摄像头(5)均用于随水平转轴(61)转动，以调节其俯仰角度。
9.如权利要求1所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，所述控制接口还连接有用于人机交互的键盘和显示器。
10.如权利要求1-9任一所述的无人机自动跟踪天馈伺***，其特征在于，还包括控制单元；
所述控制单元用于控制高清度摄像头(5)捕捉目标无人机的图像，并接收所述高清度摄像头(5)返回的目标无人机图像；
还用于根据所述目标无人机图像，控制伺服转台(6)运动，以调节天线组件的姿态；
还用于控制外部信号发射装置发出射频信号，并通过天线组件发送至目标无人机；
还用于将天线组件接收的无人机返回的信号通过信号输出接口(92)发送至外部信号接收装置；
还用于接收电子罗盘(8)发出的本无人机自动跟踪天馈伺***的实时位置信息，并通过所述天线组件将所述实时位置信息发送至目标无人机。
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