X-Y型正交伺服转台空间坐标转换研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Kay words: X-Y antenna pedestal; coordinate transformation; tracking
1 引言
地面站天线在跟踪高空飞行物的过程中，跟踪方式设计 通常有以下几种方式：手动跟踪、自动跟踪、程序跟踪。在 发射功率和发射波束覆盖空域一定的情况下，可以采用减小 发射机输出功率和发射天线波束，同时增加伺服控制精度来 满足要求，这种设计方式带来的结果是成本低，体积小，重 量轻，调试和维护方便；由于高空飞行物的轨迹点可提前预 知，因此可以采用程序跟踪方式可以实现实时跟踪。
【中图分类号】TN82
【文献标识码】A
【文章编号】1008-1151(2018)02-0020-03
Research on space coordinate conversion of X-Y type orthogonal servo turntable
Abstract: A series of problems such as over top tracking need to be solved in order to realize the track of the ground station antenna without blind area tracking in the air. In this paper, the principle of the "blind cone area" over the top tracking of X-Y antenna pedestal is expounded. Taking the X-Y servo turntable as an example, the three-dimensional coordinates of the space are decomposed into the coordinate transformation of the traditional azimuth pitching servo turntable, and the angle swap is realized by software, the over top tracking of air flying objects "without blind cone" is realized. The experiment shows that this method is feasible for the air flying objects "without blind cone area" over top tracking, and is very practical.
盲锥区”过顶跟踪原理进行了阐述，并以 X-Y 型伺服转台为例，对空间三维坐标进行分解，转变成传统的方位-俯仰型伺服转台
的坐标变换，用软件实现角度互换，实现对空中飞行物“无盲锥区”的过顶跟踪。实验证明：此方法对空中飞行物“无盲锥区”过
顶跟踪是可行的，具有很强的实用性。
【关键词】X-Y 型天线座；坐标转换；跟踪
根据三维模型建立数学模型，假设高空飞行物匀速飞行 如图 2 所示：
由式（6）可知，此时 为： 对于某高空飞行物，设 h=400km，当其正经过天线顶空
时， R0 = h ，此时天线两轴的运动速度（单位： (0 ) / s ）为：
（10）
（11）
Z
B
X& R0
Y& S(x,y)
o东Biblioteka hY即便当 Y=85°，
在不具备已知轨迹点直接下传的条件下，需人工每秒逐 点进行轨迹点和设备工作参数录入与校对工作，为简化信息 录入提高设备可操作性。在地面站天线跟踪高空飞行物时， 必须把X-Y型与传统方位-俯仰型天线座坐标进行转换，简化 其操作流程。为了满足天线对高空飞行物过顶跟踪要求，利 用X-Y型天线座这种形式是一种择优选择，与传统的方位-俯 仰型天线座，它具有独特的优势。
【收稿日期】2017-12-01 【作者简介】陈计军（1983－），男，供职于桂林长海机器有限责任公司技术中心，硕士研究生，研究方向为机械传动。
- 20 -
Y 轴是建立在调平基座之上，X-Y 型天线座的 X 轴与 Y 轴是 相互垂直，彼此正交布置。波束天线（即电轴）安装在 Y 轴 方向安装面上，在 X 轴工作范围内转动时，天线电轴始终是 与 Y 轴是垂直。对高空飞行物进行跟踪时，天线座的 X 轴与 Y 轴只需转动±90°，即可实现整个空域跟踪。
2 三维建模与数学建模
X-Y 型天线座的结构形式如图 1 所示：与安装天线接近 的轴称为 Y 轴，与之垂直的轴称为 X 轴，天线基座为调平底 座，保证 Y 轴与 X 轴相互垂直的同时，Y 轴（即电轴）指向 为地心方向。
图 1 X-Y 型天线座
首先采用三维建模软件 SolidWorks 建立三维立体模型， 对 X 轴与 Y 轴建立三维模型，在 X 轴和 Y 轴±90°内进行 转到范围和形式的模拟仿真，关键重要的结构件进行力学仿 真。在设计此种 X-Y 型天线座的同时，注意天线转到时负载 的偏心负载，即结构件与设备的布置重心必须匀称。在跟踪 高空飞行物时，偏心负载如果过大会直接影响电机反应效率， 导致出现目标丢失的情况。结构形式如图 1 所示，底端与地 面接触的为调平基座，即调平基准设计时应注意适应各种地 形架设，此调平基准必须与水平平高度重合，在设备工作前 采用相关仪器手动或自动进行调平与吻合。在天线波束方向 的安装基准面与 X、Y 轴需两两垂直。X-Y 型天线底座的 X、
总第 20 卷 220 期 2018 年 2 月
大众科技 Popular Science & Technology
Vol.20 No.2 February 2018
X-Y 型正交伺服转台空间坐标转换研究
陈计军 翟杰勇 黄以明
（桂林长海机器有限责任公司，广西 桂林 541001）
【摘 要】为了实现地面站天线对空中飞行物全程无盲区跟踪，需要解决过顶跟踪等一系列问题。文章对 X-Y 型天线座 “无
时，在高空飞行物接近于
过顶时的速度（单位： (0 ) / s ）为：
1 引言
地面站天线在跟踪高空飞行物的过程中，跟踪方式设计 通常有以下几种方式：手动跟踪、自动跟踪、程序跟踪。在 发射功率和发射波束覆盖空域一定的情况下，可以采用减小 发射机输出功率和发射天线波束，同时增加伺服控制精度来 满足要求，这种设计方式带来的结果是成本低，体积小，重 量轻，调试和维护方便；由于高空飞行物的轨迹点可提前预 知，因此可以采用程序跟踪方式可以实现实时跟踪。
【中图分类号】TN82
【文献标识码】A
【文章编号】1008-1151(2018)02-0020-03
Research on space coordinate conversion of X-Y type orthogonal servo turntable
Abstract: A series of problems such as over top tracking need to be solved in order to realize the track of the ground station antenna without blind area tracking in the air. In this paper, the principle of the "blind cone area" over the top tracking of X-Y antenna pedestal is expounded. Taking the X-Y servo turntable as an example, the three-dimensional coordinates of the space are decomposed into the coordinate transformation of the traditional azimuth pitching servo turntable, and the angle swap is realized by software, the over top tracking of air flying objects "without blind cone" is realized. The experiment shows that this method is feasible for the air flying objects "without blind cone area" over top tracking, and is very practical.
盲锥区”过顶跟踪原理进行了阐述，并以 X-Y 型伺服转台为例，对空间三维坐标进行分解，转变成传统的方位-俯仰型伺服转台
的坐标变换，用软件实现角度互换，实现对空中飞行物“无盲锥区”的过顶跟踪。实验证明：此方法对空中飞行物“无盲锥区”过
顶跟踪是可行的，具有很强的实用性。
【关键词】X-Y 型天线座；坐标转换；跟踪
根据三维模型建立数学模型，假设高空飞行物匀速飞行 如图 2 所示：
由式（6）可知，此时 为： 对于某高空飞行物，设 h=400km，当其正经过天线顶空
时， R0 = h ，此时天线两轴的运动速度（单位： (0 ) / s ）为：
（10）
（11）
Z
B
X& R0
Y& S(x,y)
o东Biblioteka hY即便当 Y=85°，
在不具备已知轨迹点直接下传的条件下，需人工每秒逐 点进行轨迹点和设备工作参数录入与校对工作，为简化信息 录入提高设备可操作性。在地面站天线跟踪高空飞行物时， 必须把X-Y型与传统方位-俯仰型天线座坐标进行转换，简化 其操作流程。为了满足天线对高空飞行物过顶跟踪要求，利 用X-Y型天线座这种形式是一种择优选择，与传统的方位-俯 仰型天线座，它具有独特的优势。
【收稿日期】2017-12-01 【作者简介】陈计军（1983－），男，供职于桂林长海机器有限责任公司技术中心，硕士研究生，研究方向为机械传动。
- 20 -
Y 轴是建立在调平基座之上，X-Y 型天线座的 X 轴与 Y 轴是 相互垂直，彼此正交布置。波束天线（即电轴）安装在 Y 轴 方向安装面上，在 X 轴工作范围内转动时，天线电轴始终是 与 Y 轴是垂直。对高空飞行物进行跟踪时，天线座的 X 轴与 Y 轴只需转动±90°，即可实现整个空域跟踪。
2 三维建模与数学建模
X-Y 型天线座的结构形式如图 1 所示：与安装天线接近 的轴称为 Y 轴，与之垂直的轴称为 X 轴，天线基座为调平底 座，保证 Y 轴与 X 轴相互垂直的同时，Y 轴（即电轴）指向 为地心方向。
图 1 X-Y 型天线座
首先采用三维建模软件 SolidWorks 建立三维立体模型， 对 X 轴与 Y 轴建立三维模型，在 X 轴和 Y 轴±90°内进行 转到范围和形式的模拟仿真，关键重要的结构件进行力学仿 真。在设计此种 X-Y 型天线座的同时，注意天线转到时负载 的偏心负载，即结构件与设备的布置重心必须匀称。在跟踪 高空飞行物时，偏心负载如果过大会直接影响电机反应效率， 导致出现目标丢失的情况。结构形式如图 1 所示，底端与地 面接触的为调平基座，即调平基准设计时应注意适应各种地 形架设，此调平基准必须与水平平高度重合，在设备工作前 采用相关仪器手动或自动进行调平与吻合。在天线波束方向 的安装基准面与 X、Y 轴需两两垂直。X-Y 型天线底座的 X、
总第 20 卷 220 期 2018 年 2 月
大众科技 Popular Science & Technology
Vol.20 No.2 February 2018
X-Y 型正交伺服转台空间坐标转换研究
陈计军 翟杰勇 黄以明
（桂林长海机器有限责任公司，广西 桂林 541001）
【摘 要】为了实现地面站天线对空中飞行物全程无盲区跟踪，需要解决过顶跟踪等一系列问题。文章对 X-Y 型天线座 “无
时，在高空飞行物接近于
过顶时的速度（单位： (0 ) / s ）为：