CN111509388B - 一种地面雷达天线*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地面雷达天线***，包括：雷达天线(100)、六自由度并联球向运动装置(200)、控制器(300)、驱动器(400)和电源(500)；六套电动缸与地面雷达天线底座、下平台通过十字轴万向节连接，布置于地面雷达天线底座，六自由度并联球向运动装置(200)、控制器(300)通过(单自由度运动、球向复合旋转运动)控制策略将传感器传感信号融合，控制六套电动缸在同一时刻以不同的运动速度作伸缩运动，实现六自由度并联球向运动装置驱动地面雷达天线以大角度范围、高速度的运动(横移、纵移、升降、横转、俯仰、方位偏转以及球向复合旋转运动)方式，搜索与定位空间运动目标(飞行器)。

Description

一种地面雷达天线***

技术领域

本发明涉及六自由度并联高速运动装置，尤其涉及一种地面雷达天线***。

背景技术

现有的地面雷达天线目标搜索与定位采用的两自由度随动***可实现俯仰和方位偏转的功能，但存在刚度低、惯性大、承载力小、误差累积等缺点；同时，由于现有的两自由度随动***仅能实现俯仰和方位偏转两个自由度的运动功能，导致两自由度随动***在地面雷达天线目标搜索与定位过程中出现搜索死角和速度慢的性能缺陷。

发明内容

本发明实施例提供一种地面雷达天线***，克服现有的地面雷达天线***在目标搜索与定位过程中出现搜索死角和速度慢的性能缺陷的问题。

本发明实施例提供一种地面雷达天线***，包括：雷达天线100、六自由度并联球向运动装置200、控制器300、驱动器400和电源500；其中，

所述雷达天线100设置在所述六自由度并联球向运动装置200上，所述六自由度并联球向运动装置200带动所述雷达天线100实现六自由度运动；

所述控制器300通过所述驱动器400与所述六自由度并联球向运动装置200的六套电动缸连接；

所述电源500用于向所述六自由度并联球向运动装置200、所述控制器300和所述驱动器400供电；

所述控制器300用于，在所述雷达天线100执行搜索与定位任务时，向所述驱动器400发送控制信号，使得所述驱动器400根据所述控制信号，驱动所述六套电动缸运动，进而带动所述雷达天线100进行360度全方位目标搜索与定位。

可选的，所述六自由度并联球向运动装置200包括：下平台1、下平台底座2、下平台十字轴万向节3、下平台十字轴万向节电动缸U形件4、电动缸6、地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10、地面雷达天线底座十字轴万向节11、地面雷达天线底座连接件12、地面雷达天线底座13；

所述下平台底座2固定在所述下平台1上，所述下平台底座2上固定设置有六个下平台十字轴万向节3，各所述下平台十字轴万向节3上分别连接有一个所述下平台十字轴万向节电动缸U形件4，各所述电动缸6的一端分别与一个所述下平台十字轴万向节电动缸U形件4固定连接，各所述电动缸6的另一端分别与一个所述上平台十字轴万向节电动缸U形件10连接，各所述上平台十字轴万向节电动缸U形件10分别与一个所述上平台十字轴万向节11连接，各所述上平台十字轴万向节11固定设置在所述地面雷达天线底座连接件12上，所述地面雷达天线底座连接件12设置在所述地面雷达天线底座13的底面上，所述雷达天线100设置在所述地面雷达天线底座13的顶面上；

所述控制器300用于根据控制各所述电动缸6的伸缩运动，调节所述地面雷达天线底座13姿态，使得设置在所述地面雷达天线底座13上的所述雷达天线100可以实现360度全方位运动。

可选的，所述驱动器400的数量为六个；所述六自由度并联球向运动装置200还包括：六个电机8；其中，

所述控制器300分别与各所述驱动器400连接，各所述驱动器400分别与一个所述电机8连接，各所述电机8分别与一个所述电动缸6连接；

所述控制器300通过向各所述驱动器400发送控制信号，以使各所述驱动器400根据控制信号驱动各所述电机8转动，进而带动各所述电机8连接的所述电动缸6伸缩运动。

可选的，所述六自由度并联球向运动装置200还包括：六个编码器9；其中，

所述控制器300分别与各所述编码器9连接，各所述编码器9分别与一个所述电机8连接；

所述编码器9用于根据实时测量的所述电机8的运行转速，确定所述电动缸6的伸缩长度，并发送至所述控制器300；

所述控制器300还用于根据各所述电动缸6的伸缩长度，调节向各所述驱动器400发送控制信号。

可选的，所述六自由度并联球向运动装置200还包括：六个电动缸下端限位开关5和六个电动缸上端限位开关7；其中，

各所述电动缸下端限位开关5和各所述电动缸上端限位开关7均与所述控制器300连接；

任一所述电动缸下端限位开关5用于在检测到连接的电动缸6运动到伸缩下限时，向所述控制器300发送提醒信息；

任一所述电动缸上端限位开关7用于在检测到连接的电动缸6运动到伸缩上限时，向所述控制器300发送提醒信息；

所述控制器300用于，在接收到提醒信息时，停止驱动所有电机8运动。

可选的，所述地面雷达天线底座13呈圆形，所述下平台1呈等边三角形框架结构；

所述下平台1的三个角的角平分线两侧分别设置有一个所述下平台十字轴万向节3；

所述地面雷达天线底座13的通过圆心的三个120度角平分线两侧分别设置有一个所述面雷达天线底座连接件12，所述面雷达天线底座连接件12靠近所述地面雷达天线底座13的外侧设置。

可选的，所述地面雷达天线底座十字轴万向节11和所述下平台十字轴万向节3的结构相同；

所述地面雷达天线底座十字轴万向节11为鼓形，所述地面雷达天线底座十字轴万向节11的横截面呈椭圆形，所述地面雷达天线底座十字轴万向节11的长轴和短轴两侧均设置有第一连接接口，所述地面雷达天线底座十字轴万向节11通过所述第一连接接口分别与所述地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10、所述地面雷达天线底座连接件12连接；

所述下平台十字轴万向节3为鼓形，所述下平台十字轴万向节3的横截面呈椭圆形，所述下平台十字轴万向节3的长轴和短轴两侧均设置有第二连接接口，所述下平台十字轴万向节3通过所述第二连接接口分别与所述下平台底座2和所述下平台十字轴万向节电动缸U形件4连接。

可选的，所述下平台1的所有角呈弧状。

可选的，所述下平台1上设置有把手。

可选的，所述地面雷达天线底座13也可以为圆环状。

本发明提供的地面雷达天线***，采用六自由度并联球向运动装置的技术方案，六自由度并联球向运动装置与控制器通过(单自由度运动、球向复合旋转运动)控制策略的有效结合，实现该运动装置以大角度范围、高速度的运动(横移、纵移、升降、横转、俯仰、方位偏转以及球向复合旋转运动)方式搜索与定位空间运动目标(飞行器)，解决目前地面雷达天线目标搜索与定位采用两自由度随动***的传统方式所带来的搜索区域存在死角、速度慢等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的地面雷达天线***的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的六自由度并联球向运动装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的地面雷达天线底座的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的下平台的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的地面雷达天线底座十字轴万向节的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的下平台十字轴万向节的结构示意图；

附图标记说明：

100—雷达天线； 200—六自由度并联球向运动装置；

300—控制器； 400—驱动器；

500—电源； 1—下平台；

2—下平台底座； 3—下平台十字轴万向节；

4—下平台十字轴万向节电动缸U形件；

5—电动缸下端限位开关； 6—电动缸；

7—电动缸上端限位开关； 8—电机；

9—编码器；

10—地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件；

11—地面雷达天线底座十字轴万向节；

12—地面雷达天线底座连接件；

13—地面雷达天线底座； 14—把手。

具体实施方式

图1为本发明一实施例提供的地面雷达天线***的结构示意图，图2为本发明一实施例提供的六自由度并联球向运动装置的结构示意图。如图1和图2所示，地面雷达天线***，包括：雷达天线100、六自由度并联球向运动装置200、控制器300、驱动器400和电源500；其中，

雷达天线100设置在六自由度并联球向运动装置200上，六自由度并联球向运动装置200带动雷达天线100实现六自由度运动。

电源500用于向六自由度并联球向运动装置200、控制器300和驱动器400供电。

控制器300通过驱动器400与六自由度并联球向运动装置200的六套电动缸连接，控制器300用于，在雷达天线100执行搜索与定位任务时，向驱动器400发送控制信号，使得驱动器400根据控制信号，驱动六套电动缸运动，进而带动雷达天线100进行360度全方位目标搜索与定位。

如图2所示，示例性的，本发明所涉及六自由度并联球向运动装置主要包括：下平台1、下平台底座2、下平台十字轴万向节3、下平台十字轴万向节电动缸U形件4、电动缸下端限位开关5、电动缸6、电动缸上端限位开关7、电机8、编码器9、地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10、地面雷达天线底座十字轴万向节11、地面雷达天线底座连接件12和地面雷达天线底座13。

其中，下平台1与下平台底座2通过螺钉连接，下平台底座2与下平台十字轴万向节3采用销钉固定连接，同样下平台十字轴万向节3与下平台十字轴万向节电动缸U形件4采用销钉固定连接，下平台十字轴万向节电动缸U形件4与电动缸6采用螺钉连接。电动缸6与电机8通过电动缸底座采用螺钉连接，电机8与编码器9通过螺纹连接。

电动缸6与地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10通过螺纹连接，地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10与地面雷达天线底座十字轴万向节11采用销钉固定连接，同样地面雷达天线底座十字轴万向节11与地面雷达天线底座连接件12采用销钉固定连接，地面雷达天线底座连接件12与地面雷达天线底座13通过螺钉连接。

可选的，电动缸下端限位开关5与电动缸6通过电动缸壳体采用螺钉连接，同样电动缸6与电动缸上端限位开关7通过电动缸壳体采用螺钉连接。

可选的，把手14与下平台1通过螺钉连接。

本发明所涉及六自由度并联球向运动装置以六套电动缸作为动力作动部件的六自由度并联球向运动装置、电动缸电机驱动器和控制器。

具体而言，六套电动缸6与地面雷达天线底座13、下平台1通过十字轴万向节连接，布置于地面雷达天线底座13、下平台1的120度角平分线两侧；电动缸6的伸缩长度分别由安装于电机8端部的编码器9间接测量并反馈给控制器300；为保证电动缸6伸缩至极限位置的安全性，在电动缸6两端分别安装有限位开关，单电动缸6伸缩至极限位置，限位开关向控制器300发出传感电信号，控制器300向电机8的驱动器发出停止运行控制指令，驱动器驱动六台电机8同时停止，六套电动缸6终止伸缩运动。

六自由度并联球向运动装置200与控制器300通过(单自由度运动、球向复合旋转运动)控制策略将传感器传感信号融合，控制六套电动缸在同一时刻以不同的运动速度作伸缩运动，实现六自由度并联球向运动装置驱动地面雷达天线以大角度范围、高速度的运动(横移、纵移、升降、横转、俯仰、方位偏转以及球向复合旋转运动)方式，搜索与定位空间运动目标(飞行器)。

正常工作状态下，下平台1与地面固定保持不动，总电源供电，六自由度并联运动机构启动后，单自由度运动和球向复合旋转运动控制策略通过控制器将电动缸下端限位开关5、电动缸上端限位开关7、编码器9两种十八个传感器的传感信号融合，向驱动器输出同一时刻不同转速的控制信号，驱动器向六台电机8同时输出同一时刻不同转速的驱动信号，六台电机8在同一时刻以不同转速工作，六套电动缸6分别以不同的速度做伸缩运动，六个下平台十字轴万向节3和六个地面雷达天线底座十字轴万向节11根据六套电动缸6以不同的速度做伸缩运动时输出长度和力的大小分别实现不同角度偏转，六个地面雷达天线底座十字轴万向节11偏转带动地面雷达天线底座13，地面雷达天线底座13同时带动地面雷达天线以大角度范围、高速度的运动(横移、纵移、升降、横转、俯仰、方位偏转以及球向复合旋转运动)方式实现搜索与定位空间运动目标(飞行器)的功能。其中，安装于六台电机8端部的六个编码器9通过实时测量六台电机8运行转速，实现六套电动缸6以不同的速度做伸缩运动时输出长度的实时间接测量并反馈给控制器。当单电动缸伸缩运动至下或上极限位置，六套电动缸6的下端限位开关5或电动缸上端限位开关7向控制器发出传感电信号，控制器向驱动器发出停止运行控制指令，驱动器驱动六台电机8同时停止，六套电动缸6终止伸缩运动，实现极限位置的限位。

图3为本发明一实施例提供的地面雷达天线底座的结构示意图，图4为本发明一实施例提供的下平台的结构示意图，如图3和4所示，地面雷达天线底座13可以呈圆形，下平台1可以呈等边三角形框架结构。

下平台1的三个角的角平分线两侧分别设置有一个下平台十字轴万向节3。

地面雷达天线底座13的通过圆心的三个120度角平分线两侧分别设置有一个面雷达天线底座连接件12，面雷达天线底座连接件12靠近地面雷达天线底座13的外侧设置。

可选的，下平台1的所有角呈弧状。

可选的，下平台1上设置有把手。

可选的，地面雷达天线底座13也可以为圆环状。

图5为本发明一实施例提供的地面雷达天线底座十字轴万向节的结构示意图，图6为本发明一实施例提供的下平台十字轴万向节的结构示意图，如图5和6所示，

可选的，地面雷达天线底座十字轴万向节11和下平台十字轴万向节3的结构相同。

地面雷达天线底座十字轴万向节11为鼓形，地面雷达天线底座十字轴万向节11的横截面呈椭圆形，地面雷达天线底座十字轴万向节11的长轴和短轴两侧均设置有第一连接接口，地面雷达天线底座十字轴万向节11通过第一连接接口分别与地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件10、地面雷达天线底座连接件12连接。

下平台十字轴万向节3为鼓形，下平台十字轴万向节3的横截面呈椭圆形，下平台十字轴万向节3的长轴和短轴两侧均设置有第二连接接口，下平台十字轴万向节3通过第二连接接口分别与下平台底座2和下平台十字轴万向节电动缸U形件4连接。

通过将地面雷达天线底座十字轴万向节11和下平台十字轴万向节3设置为鼓形，可提高十字轴万向节的支撑能力。

Claims (8)

1.一种地面雷达天线***，其特征在于，包括：雷达天线(100)、六自由度并联球向运动装置(200)、控制器(300)、驱动器(400)和电源(500)；其中，

所述雷达天线(100)设置在所述六自由度并联球向运动装置(200)上，所述六自由度并联球向运动装置(200)带动所述雷达天线(100)实现六自由度运动；

所述控制器(300)通过所述驱动器(400)与所述六自由度并联球向运动装置(200)的六套电动缸连接；

所述电源(500)用于向所述六自由度并联球向运动装置(200)、所述控制器(300)和所述驱动器(400)供电；

所述控制器(300)用于，在所述雷达天线(100)执行搜索与定位任务时，向所述驱动器(400)发送控制信号，使得所述驱动器(400)根据所述控制信号，驱动所述六套电动缸运动，进而带动所述雷达天线(100)进行360度全方位目标搜索与定位；

所述六自由度并联球向运动装置(200)包括：下平台(1)、下平台底座(2)、下平台十字轴万向节(3)、下平台十字轴万向节电动缸U形件(4)、电动缸(6)、地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件(10)、地面雷达天线底座十字轴万向节(11)、地面雷达天线底座连接件(12)、地面雷达天线底座(13)；

所述下平台底座(2)固定在所述下平台(1)上，所述下平台底座(2)上固定设置有六个下平台十字轴万向节(3)，各所述下平台十字轴万向节(3)上分别连接有一个所述下平台十字轴万向节电动缸U形件(4)，各所述电动缸(6)的一端分别与一个所述下平台十字轴万向节电动缸U形件(4)固定连接，各所述电动缸(6)的另一端分别与一个所述上平台十字轴万向节电动缸U形件(10)连接，各所述上平台十字轴万向节电动缸U形件(10)分别与一个所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)连接，各所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)固定设置在所述地面雷达天线底座连接件(12)上，所述地面雷达天线底座连接件(12)设置在所述地面雷达天线底座(13)的底面上，所述雷达天线(100)设置在所述地面雷达天线底座(13)的顶面上；

所述下平台(1)呈等边三角形框架结构；

所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)和所述下平台十字轴万向节(3)的结构相同；

所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)为鼓形，所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)的横截面呈椭圆形，所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)的长轴和短轴两侧均设置有第一连接接口，所述地面雷达天线底座十字轴万向节(11)通过所述第一连接接口分别与所述地面雷达天线底座十字轴万向节电动缸U形件(10)、所述地面雷达天线底座连接件(12)连接；

所述下平台十字轴万向节(3)为鼓形，所述下平台十字轴万向节(3)的横截面呈椭圆形，所述下平台十字轴万向节(3)的长轴和短轴两侧均设置有第二连接接口，所述下平台十字轴万向节(3)通过所述第二连接接口分别与所述下平台底座(2)和所述下平台十字轴万向节电动缸U形件(4)连接。

2.根据权利要求1所述的地面雷达天线***，其特征在于，

所述控制器(300)用于根据控制各所述电动缸(6)的伸缩运动，调节所述地面雷达天线底座(13)姿态，使得设置在所述地面雷达天线底座(13)上的所述雷达天线(100)可以实现360度全方位运动。

3.根据权利要求2所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述驱动器(400)的数量为六个；所述六自由度并联球向运动装置(200)还包括：六个电机(8)；其中，

所述控制器(300)分别与各所述驱动器(400)连接，各所述驱动器(400)分别与一个所述电机(8)连接，各所述电机(8)分别与一个所述电动缸(6)连接；

所述控制器(300)通过向各所述驱动器(400)发送控制信号，以使各所述驱动器(400)根据控制信号驱动各所述电机(8)转动，进而带动各所述电机(8)连接的所述电动缸(6)伸缩运动。

4.根据权利要求3所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述六自由度并联球向运动装置(200)还包括：六个编码器(9)；其中，

所述控制器(300)分别与各所述编码器(9)连接，各所述编码器(9)分别与一个所述电机(8)连接；

所述编码器(9)用于根据实时测量的所述电机(8)的运行转速，确定所述电动缸(6)的伸缩长度，并发送至所述控制器(300)；

所述控制器(300)还用于根据各所述电动缸(6)的伸缩长度，调节向各所述驱动器(400)发送控制信号。

5.根据权利要求1所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述六自由度并联球向运动装置(200)还包括：六个电动缸下端限位开关(5)和六个电动缸上端限位开关(7)；其中，

各所述电动缸下端限位开关(5)和各所述电动缸上端限位开关(7)均与所述控制器(300)连接；

任一所述电动缸下端限位开关(5)用于在检测到连接的电动缸(6)运动到伸缩下限时，向所述控制器(300)发送提醒信息；

任一所述电动缸上端限位开关(7)用于在检测到连接的电动缸(6)运动到伸缩上限时，向所述控制器(300)发送提醒信息；

所述控制器(300)用于，在接收到提醒信息时，停止驱动所有电机(8)运动。

6.根据权利要求1所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述地面雷达天线底座(13)呈圆形；

所述下平台(1)的三个角的角平分线两侧分别设置有一个所述下平台十字轴万向节(3)；

所述地面雷达天线底座(13)的通过圆心的三个120度角平分线两侧分别设置有一个所述面雷达天线底座连接件(12)，所述面雷达天线底座连接件(12)靠近所述地面雷达天线底座(13)的外侧设置。

7.根据权利要求1所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述下平台(1)的所有角呈弧状。

8.根据权利要求1所述的地面雷达天线***，其特征在于，所述下平台(1)上设置有把手(14)。

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