CN111864387B - 一种雷达天线跟踪***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雷达天线跟踪***，包括工控机、伺服驱动器、电机、天线座、天线、接收机和信号处理模块；所述工控机包括数据采集卡和位置校正模块；通过本发明的控制方法提高了大惯量雷达天线跟踪***的动态响应性能。

Description

一种雷达天线跟踪***及方法
技术领域
本发明涉及工业设计领域，具体涉及一种雷达天线跟踪***及方法。
背景技术
雷达伺服***是雷达***的重要组成部分，雷达的控制精度和动态响应主要取决于雷达伺服***的控制性能。因此天线伺服***的控制性能在雷达的控制性能中显得尤为重要，雷达伺服***在雷达***中起着至关重要的作用。
随着电子设备技术的发展，性能要求越来越高，越来越朝着大口径，大功率的方向发展，天线口径、功率的增大，负载惯量也越来越大，但随着负载惯量的增大，结构刚度就会越差，结构谐振频率就会越低，结构谐振频率的大小直接影响了伺服***的带宽，影响着伺服的动态响应性能。
提高雷达天线跟踪***动态响应性能的方法不外乎二种途径，一是从结构方面提高传动***的结构刚度，以提高传动***的结构谐振频率，二是从电气方面，优化电气设计。针对第一种方法提高传动***的结构刚度，在大口径设备中，体积、重量、成本都会增加很大，很多场合对体积、重量有一定的要求，所以该方法增加有限。针对第二种方法优化电气设计，优化电气设计的方法有常规PID校正，前馈控制技术，最优控制技术。在大口径伺服***中，我们发现采用常规的电气设计是无法进一步提高伺服***的动态响应性能，无法满足电子设备的动态响应要求，而前馈控制技术能提高响应速度，但随机差增大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种雷达天线跟踪***，包括工控机201、伺服驱动器 204、电机205、减速机206、传动齿轮207、天线座208、天线209、接收机210、信号处理模块211；所述工控机201包括数据采集卡202和位置校正模块203；
初始时，天线209位于目标之前，工控机201将初始标志位置为1；
接收机210获取天线209的当前位置与目标的位置误差，接收机210将位置误差发送给送信号处理模块211，信号处理模块211通过解算位置误差转换成数字量后发送给送工控机 201单元的数据采集卡202，工控机201通过数据采集卡202采集目标的位置误差；
当位置误差大于0且标志位为1时，位置校正模块203将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205正转，使天线209继续朝目标运动的方向移动；
当位置误差大于0且标志位为0时，位置校正模块203将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205反转，使天线209朝目标运动的反方向移动跟踪目标；
当位置误差小于等于0时，将标志位置为0，位置校正模块203将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205正转，使天线209朝目标运动的方向移动跟踪目标。
进一步地，所述电机205通过驱动减速机206带动传动齿轮207转动、传动齿轮207带动天线座208转动、天线座208带动天线209转动的方式使得天线移动跟踪目标。
还提供了一种雷达天线跟踪***控制方法，采用上述雷达天线跟踪***，包括以下步骤：
天线209的位置位于目标之前，初始标志位为1；
步骤1：采集位置误差；
步骤2：当天线209需要对目标进行跟踪时，执行步骤3；
步骤3：判断位置误差是否大于0；若是，执行步骤4，若否，执行步骤5；
步骤4：判断标志位是否为1；若是，执行步骤6，若否，执行步骤7；
步骤5：标志位置为0，执行步骤6；
步骤6：电机205正转，天线209朝目标运动的方向移动，执行步骤1，直至天线209不再需要对目标进行跟踪；
步骤7：电机205反转，天线209朝目标运动的反方向移动，执行步骤1，直至天线209不再需要对目标进行跟踪；
所述位置误差为天线209的当前位置与目标的角位置误差。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.提高了大惯量雷达天线跟踪***的动态响应性能；
2.减少了设备的体积、重量，大大节约了研制成本。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明***的结构示意图。
图中标号所代表的含义为：
工控机201、数据采集卡202、位置校正模块203、伺服驱动器204、电机205、减速机206、传动齿轮207、天线座208、天线209、接收机210、信号处理模块211。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
实施例1：
本发明提供了一种雷达天线跟踪***，其结构如图2所示，包括工控机201、伺服驱动器204、电机205、减速机206、传动齿轮207、天线座208、天线209、接收机210、信号处理模块211；所述工控机201包括数据采集卡202和位置校正模块203。
初始时，天线209位于目标之前，工控机201将初始标志位置为1；
接收机210获取天线209的当前位置与目标的位置误差，接收机210将位置误差发送给送信号处理模块211，信号处理模块211通过解算位置误差转换成数字量后发送给送工控机 201单元的数据采集卡202，工控机201通过数据采集卡202采集目标的位置误差后，
当位置误差大于0且标志位为1时，工控机201单元将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205正转，使天线209继续朝目标运动的方向移动；
当位置误差大于0且标志位不为1时，工控机201单元将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205反转，使天线209朝目标运动的反方向移动跟踪目标；
当位置误差小于等于0时，将标志位置为0，此时工控机201将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器204，伺服驱动器204控制电机205正转，使天线209朝目标运动的方向移动跟踪目标。
所述电机205通过驱动减速机206带动传动齿轮207转动、传动齿轮207带动天线座208 转动、天线座208带动天线209转动的方式使得天线移动跟踪目标。
实施例2：
如图1所示，本发明提供了一种雷达天线跟踪方法，具体应用于实施例1所述的雷达天线跟踪***，具体包括以下步骤：
初始时，天线209位于目标之前，初始标志位为1；
步骤1：采集位置误差；
步骤2：当天线需要对目标进行跟踪时，执行步骤3；
步骤3：判断位置误差是否大于0；若是，执行步骤4，若否，执行步骤5；
步骤4：判断标志位是否为1；若是，执行步骤6，若否，执行步骤7；
步骤5：标志位置为0，执行步骤6；
步骤6：电机205正转，天线209朝目标运动的方向移动，执行步骤1，直至天线209不再需要对目标进行跟踪；
步骤7：电机205反转，天线209朝目标运动的反方向移动，执行步骤1，直至天线209不再需要对目标进行跟踪；所述位置误差为天线的当前位置与目标的角位置误差。
本方法在初始阶段使得天线209超前于目标，与经典前馈相比较，能大大提高控制精度；与常规前馈控制相比，在提高响应速度同时也没有使随机差增大。
总而言之，本发明面向雷达天线跟踪***，提出了一种控制方法及应用其的雷达天线跟踪***，从而提高了大惯量雷达天线跟踪***的动态响应性能；减少了设备的体积、重量，大大节约了雷达天线跟踪***的研制成本。

Claims (3)

1.一种雷达天线跟踪***，其特征在于，包括工控机(201)、伺服驱动器(204)、电机(205)、天线座(208)、天线(209)、接收机(210)和信号处理模块(211)；所述工控机(201)包括数据采集卡(202)和位置校正模块(203)；
初始时，天线(209)位于目标之前，工控机(201)将初始标志位置为1；
接收机(210)获取天线(209)的当前位置与目标的位置误差，接收机(210)将位置误差发送给送信号处理模块(211)，信号处理模块(211)通过解算位置误差转换成数字量后发送给工控机(201)单元的数据采集卡(202)，工控机(201)通过数据采集卡(202)采集目标的位置误差；
当位置误差大于0且标志位为1时，位置校正模块(203)将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器(204)，伺服驱动器(204)控制电机(205)正转，使天线(209)继续朝目标运动的方向移动；
当位置误差大于0且标志位为0时位置校正模块(203)将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器(204)，伺服驱动器(204)控制电机(205)反转，使天线(209)朝目标运动的反方向移动跟踪目标；
当位置误差小于等于0时，将标志位置为0，位置校正模块(203)将当前位置误差通过位置校正后输出控制信号到伺服驱动器(204)，伺服驱动器(204)控制电机(205)正转，使天线(209)朝目标运动的方向移动跟踪目标。
2.根据权利要求1所述的雷达天线跟踪***，其特征在于，还包括减速机(206)和传动齿轮(207)，所述电机(205)通过驱动减速机(206)带动传动齿轮(207)转动、传动齿轮(207)带动天线座(208)转动、天线座(208)带动天线(209)转动的方式使得天线移动跟踪目标。
3.一种雷达天线跟踪方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的雷达天线跟踪***，包括以下步骤：
初始时天线(209)的位置位于目标之前，初始标志位为1；
步骤1：采集位置误差；
步骤2：当天线需要对目标进行跟踪时，执行步骤3；
步骤3：判断位置误差是否大于0；若是，执行步骤4，若否，执行步骤5；
步骤4：判断标志位是否为1；若是，执行步骤6，若否，执行步骤7；
步骤5：标志位置为0，执行步骤6；
步骤6：电机(205)正转，天线(209)朝目标运动的方向移动，执行步骤1，直至天线(209)不再需要对目标进行跟踪；
步骤7：电机(205)反转，天线(209)朝目标运动的反方向移动，执行步骤1，直至天线(209)不再需要对目标进行跟踪；
所述位置误差为天线(209)的当前位置与目标的角位置误差。
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