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                      MK126M傾角傳感器光伏追蹤-無(wú)錫邁科傳感科技有限公司
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                      HCM365V三維電子羅盤(pán)-無(wú)錫邁科傳感科技有限公司
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                      醫療器械檢測系統-無(wú)錫邁科傳感科技有限公司
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                      光纖陀螺儀測斜儀-無(wú)錫邁科傳感科技有限公司
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                      光纖陀螺儀雷達、衛星跟蹤通信系統中應用
                      2019-08-08
                      一般來(lái)說(shuō),雷達天線(xiàn)安裝在桅桿上,相對開(kāi)放的地方,其目的是為了避免各種干擾引起的信號源或電磁輻射。為了保證工作的穩定性和可靠性,在專(zhuān)門(mén)設計的雷達天線(xiàn)配置一個(gè)穩定的平臺,這是一個(gè)不受影響的程度。但在實(shí)際應用過(guò)程中,雷達天線(xiàn)會(huì )由于外部振動(dòng)的情況下,其結構存在的停滯和安裝在實(shí)際使用中產(chǎn)生誤差等原因造成的傾斜,傾角傳感器可以準確測量各種原因導致的角度偏移,實(shí)時(shí)檢測角度信號的數字量或模擬量的形式轉讓出去,可以直接連接識別相應的信號顯示儀和相應的控制系統,實(shí)現對雷達天線(xiàn)的實(shí)時(shí)檢測和控制,保證其正常穩定的工作。衛星自動(dòng)跟蹤系統????衛星自動(dòng)跟蹤系統是用以保證衛星發(fā)射天線(xiàn)在車(chē)體運動(dòng)時(shí)對衛星的準確指向。其主要設備有:????(1)天線(xiàn)座,采用卸載和儲力方式減小天線(xiàn)傳動(dòng)時(shí)的負載慣量。????(2)伺服,采用位置環(huán)或速度環(huán)控制方式,使用模擬硬件提高電路響應速度,減小伺服跟蹤系統的動(dòng)態(tài)滯后誤差。????(3)數據處理,使用專(zhuān)用的數學(xué)解算平臺,對誤差信號、載體的動(dòng)態(tài)信號進(jìn)行處理,解算出天線(xiàn)的控制信號。????(4)載體測量,使用捷聯(lián)慣導測量和其他測量手段組合測量出載體的變化量,使其反應在天線(xiàn)跟蹤上。其中,光纖陀螺是在光學(xué)干涉原理基礎上發(fā)展起來(lái)的新型導航儀器,成為新一代捷聯(lián)式慣性導航系統理想的主要部件,用于對所設想的物體精確測向。石英撓性擺式加速度計是由熔融石英制成的敏感元件,撓性擺式結構裝有一個(gè)反饋放大器和一個(gè)溫度傳感器,用于測量沿載體一個(gè)軸的線(xiàn)加速度。光纖陀螺三軸慣測組合由三個(gè)光纖陀螺儀和三個(gè)石英撓性擺式加速度計組成,可以實(shí)時(shí)地輸出載體的角速度、線(xiàn)加速度、線(xiàn)速度等數據,具有對準、導航和航向姿態(tài)參考基準等多種工作方式,用于移動(dòng)載體的組合導航和定位,同時(shí)為隨動(dòng)天線(xiàn)的機械操控裝置提供準確的數據。對動(dòng)中通系統來(lái)說(shuō),其主要性能要求是:加表精度1×10-4g;光纖陀螺精度(偏置穩定性)≤1°/h;標度因子線(xiàn)性度≤5×10-4。衛星通信系統???衛星通信系統的作用是使電視信號上行傳輸到衛星,并由轉發(fā)器下行傳送到地面衛星接收裝置。其主要設備有:編/解碼器、調制/解調器、上/下變頻器、高功率放大器、雙工器和低噪聲放大器?!皠?dòng)中通”系統工作原理???載體在移動(dòng)過(guò)程中,由于其姿態(tài)和地理位置發(fā)生變化,會(huì )引起原對準衛星天線(xiàn)偏離衛星,使通信中斷,因此必須對載體的這些變化進(jìn)行隔離,使天線(xiàn)不受影響并始終對準衛星。這就是天線(xiàn)穩定系統要解決的主要問(wèn)題,也是移動(dòng)載體進(jìn)行不間斷衛星通信的前提。??“動(dòng)中通”跟蹤系統是在初始靜態(tài)情況下,由GPS、經(jīng)緯儀、捷聯(lián)慣導系統測量出航向角、載體所在位置的經(jīng)度和緯度及相對水平面的初始角,然后根據其姿態(tài)及地理位置、衛星經(jīng)度自動(dòng)確定以水平面為基準的天線(xiàn)仰角,在保持仰角對水平面不變的前提下轉動(dòng)方位,并以信號極大值方式自動(dòng)對準衛星。在載體運動(dòng)過(guò)程中,測量出載體姿態(tài)的變化,通過(guò)數學(xué)平臺的運算,變換為天線(xiàn)的誤差角,通過(guò)伺服機構調整天線(xiàn)方位角、俯仰角、極化角,保證載體在變化過(guò)程中天線(xiàn)對星在規定范圍內,使衛星發(fā)射天線(xiàn)在載體運動(dòng)中實(shí)時(shí)跟蹤地球同步衛星。系統跟蹤方式有自跟蹤和慣導跟蹤兩種。自跟蹤是依靠衛星信標進(jìn)行天線(xiàn)閉環(huán)伺服跟蹤;慣導跟蹤是利用陀螺慣導組合敏感載體的變化進(jìn)行天線(xiàn)跟蹤,這種跟蹤方式有時(shí)候常被稱(chēng)為引導。這兩種跟蹤可根據現場(chǎng)情況自動(dòng)切換。當系統對星完畢轉入自動(dòng)跟蹤后,以自跟蹤方式工作;與此同時(shí),慣導系統也進(jìn)入工作狀態(tài),并不斷輸出天線(xiàn)極化、方位和俯仰等數據。當由于遮擋或其它原因引起天線(xiàn)信標信號中斷時(shí),系統自動(dòng)切換到慣導跟蹤方式。動(dòng)中通的跟蹤????載體運動(dòng)時(shí)需要對衛星信號或衛星信標信號進(jìn)行連續跟蹤,根據不同系統的需要可以采取不同的跟蹤方式。按跟蹤原理,自動(dòng)跟蹤可分為三種體制:步進(jìn)跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤。步進(jìn)跟蹤????步進(jìn)跟蹤又稱(chēng)極值跟蹤,它是一步一步地控制天線(xiàn)在方位面內和俯仰面內以一個(gè)微小的角度作階躍狀轉動(dòng),使天線(xiàn)逐步對準衛星。直到接收到的信號達到最大值后,系統才進(jìn)入休息狀態(tài),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,再開(kāi)始進(jìn)入跟蹤狀態(tài),如此周而復始地進(jìn)行工作。圖1所示為步進(jìn)跟蹤的原理框圖。圖1步進(jìn)跟蹤系統原理框圖????在這種方式中,天線(xiàn)的進(jìn)動(dòng)分為搜索步和調整步兩種。搜索步動(dòng)作后,整個(gè)跟蹤系統就開(kāi)始工作,包括對信號數據取樣、場(chǎng)強記憶、比較等,待經(jīng)過(guò)若干次搜索,并確定天線(xiàn)應該轉動(dòng)的方向后,天線(xiàn)就回到原來(lái)位置,然后向衛星方向轉動(dòng)一步。這最后的一步就稱(chēng)為調整步。所以,調整步與搜索步的主要區別在于調整步動(dòng)作后天線(xiàn)不會(huì )回到原處,而搜索步則不一樣。不管搜索步動(dòng)作多少次,只要完成規定的次數后,天線(xiàn)就回到原處,接著(zhù)天線(xiàn)就轉動(dòng)一個(gè)調整步。在實(shí)際系統中它們可以是分開(kāi)的,也可以是同一步。????單脈沖跟蹤????單脈沖跟蹤方式的特點(diǎn)是天線(xiàn)的射束固定,在一個(gè)脈沖的間隔時(shí)間內就能確定天線(xiàn)波束偏離衛星的大小和方向,獲取天線(xiàn)方位軸和俯仰軸運動(dòng)的誤差信號以驅動(dòng)伺服系統,使天線(xiàn)迅速對準衛星。單脈沖跟蹤有多喇叭方式和高次模方式,多喇叭方式通常有幅度比較和相位比較兩種。對于拋物面天線(xiàn),通常配置多個(gè)喇叭,用幅度比較方式產(chǎn)生誤差信號進(jìn)行跟蹤。高次模方式則是當天線(xiàn)對稱(chēng)軸偏離衛星方向時(shí),提取饋源波導管內產(chǎn)生的高次模作為位置誤差信號進(jìn)行跟蹤。單脈沖跟蹤體制的跟蹤速度和跟蹤精度都比圓錐掃描跟蹤體制和步進(jìn)跟蹤體制要高出幾個(gè)數量級,但它設備復雜,成本較貴。???圓錐掃描跟蹤???圓錐掃描跟蹤是把饋源喇叭繞天線(xiàn)對稱(chēng)軸作圓錐運動(dòng),或把天線(xiàn)副面傾斜旋轉,這樣天線(xiàn)波束呈圓錐狀旋轉。當天線(xiàn)軸對準衛星時(shí),信標電平將受到一個(gè)頻率極低的信號對其進(jìn)行幅度調制。調制頻率與波束旋轉頻率相同,調制深度與波束偏離衛星的距離有關(guān),偏離大,調制深度大;偏離小,調制深度淺;不偏離,調制深度等于零。調制的相位與波束偏離的方向有關(guān),所以由調制信號的幅度和相位就能檢測出天線(xiàn)波束的指向誤差,并根據指向誤差來(lái)確定電機驅動(dòng)天線(xiàn)轉動(dòng)的方向和大小。???三種跟蹤體制的比較???從三種跟蹤原理的工作方式上來(lái)看,它們在本質(zhì)上是相同的,都是在取得多個(gè)AGC信號后比較并確定電機的轉動(dòng)方向和幅度。步進(jìn)跟蹤是分別在方位和俯仰面內采樣后驅動(dòng)電機帶動(dòng)天線(xiàn)在方位和俯仰面內轉動(dòng);圓錐掃描跟蹤則是饋源在電機驅動(dòng)下作圓錐運動(dòng)并在該過(guò)程中比較信號電平的大小來(lái)對準衛星;單脈沖跟蹤則在一個(gè)脈沖的時(shí)間內就能確定電機的轉動(dòng)方位和幅度。???單脈沖跟蹤的精度和速度都比較高,但系統比較復雜,造價(jià)高,一般適用于精度要求較高的地方;圓錐掃描的精度雖能滿(mǎn)足一般系統的要求,但結構比較復雜,對信號損耗較大,而且跟蹤速度也比較慢;而步進(jìn)跟蹤的速度和精度都界于兩者之間,并且整個(gè)系統比較簡(jiǎn)單,實(shí)現起來(lái)比較容易,因而得到了較廣泛的應用。????穩定技術(shù)  對于動(dòng)中通系統來(lái)說(shuō),如果僅有跟蹤,那么天線(xiàn)在載體大的波動(dòng)下很容易丟失信號而造成通信中斷。因此,必須有天線(xiàn)穩定系統來(lái)隔離載體運動(dòng)造成的干擾。車(chē)載天線(xiàn)的穩定系統有兩種實(shí)現方法:1,物理平臺穩定;2,捷聯(lián)式穩定。????(1)物理平臺穩定在車(chē)載天線(xiàn)和車(chē)體之間通過(guò)一個(gè)穩定平臺來(lái)隔離,車(chē)體的運動(dòng)被穩定平臺隔離在車(chē)載天線(xiàn)系統之外。這相當于把車(chē)載天線(xiàn)固定在大地平面上,很容易實(shí)現精確對星,且對準衛星以后不再需要調整天線(xiàn)的指向。這種方法把車(chē)載天線(xiàn)穩定系統分割成一個(gè)穩定平臺系統和一個(gè)天線(xiàn)伺服系統。天線(xiàn)的穩定對星依賴(lài)于穩定平臺,自主能力差,系統復雜,相對成本高。????(2)捷聯(lián)式穩定利用載體上陀螺、GPS等提供的信息,通過(guò)坐標變換,建立一種數學(xué)平臺,計算出伺服系統的修正量。系統由于結構簡(jiǎn)單、可靠性好、體積小、成本低、容易維修等特點(diǎn)而得到了廣泛使用。???“動(dòng)中通”車(chē)能在20~100km/h的行駛速度下通過(guò)衛星雙向傳送數字電視,廣播,數據信號,保障運動(dòng)載體在移動(dòng)過(guò)程中不間斷進(jìn)行寬帶多媒體衛星通信?!皠?dòng)中通”系統特點(diǎn)“動(dòng)中通”在直播中有以下優(yōu)點(diǎn):????(1)在轉播過(guò)程中采用自主跟蹤方式跟蹤衛星,充分利用了衛星通信覆蓋區域大、抗干擾能力強、線(xiàn)路穩定的特點(diǎn),可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對主站移動(dòng)衛星的通信;????(2)“動(dòng)中通”車(chē)具有靈活、機動(dòng)的轉播特點(diǎn),能確??焖?、實(shí)時(shí)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)現場(chǎng)直播;????(3)自動(dòng)重捕時(shí)間短,駛出通信盲區后能快速恢復通信;????(4)與OFDM“無(wú)方向”移動(dòng)微波設備相比,“動(dòng)中通”車(chē)無(wú)需收、發(fā)設備操作人員在惡劣環(huán)境條件下工作,節約了人力、物力,而且減小了電磁輻射污染;????(5)信號傳輸過(guò)程的節點(diǎn)減少,提高了轉播質(zhì)量和可靠性;????(6)能降低大范圍、復雜場(chǎng)景直播過(guò)程的運行成本。然而,受目前技術(shù)的限制,“動(dòng)中通”仍存在一些不足,主要是:????(1)在轉播環(huán)境比較復雜(建筑物太高、太多,橋梁、山區等)的情況下,會(huì )出現信號中斷現象;????(2)用兩輛“動(dòng)中通”車(chē)傳送不同電視圖像信號,在圖像播出時(shí)不易做到無(wú)閃點(diǎn)連接(兩車(chē)同時(shí)遇到閃點(diǎn));????(3)“動(dòng)中通”車(chē)與移動(dòng)信號采集車(chē)之間信號傳輸不易(兩車(chē)的方向、位置在不斷變化)。AgileLight系列光纖陀螺動(dòng)中通中使用的優(yōu)勢????AgileLight系列光纖陀螺性能穩定,能夠抵抗沖擊和各種惡劣環(huán)境,價(jià)格優(yōu)勢明顯,既可以作為低成本光纖陀螺慣導系統中的主要部件,也可以用于伺服系統,是動(dòng)中通系統的理想選擇。
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