MR-J2-10A 在無線圖像傳輸通信系統(tǒng)中，要獲得較高的接收增益，需要定向接收天線對準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射源。本文針對由指揮車和被控車輛組成的應(yīng)用平臺(tái)，利用磁羅盤和GPS的定向、定位技術(shù)設(shè)計(jì)了車載定向天線云臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，定向接收天線和磁羅盤固定在指揮車云臺(tái)上，GPS接收機(jī)天線安裝在指揮車上。通過隨動(dòng)系統(tǒng)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使定向接收天線實(shí)時(shí)對準(zhǔn)移動(dòng)中的被控車輛，以達(dá)到圖像的接收效果。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、磁羅盤、定向天線云臺(tái)和以PIC18F458單片機(jī)為核心的測控計(jì)算機(jī)組成，共分為數(shù)據(jù)采集、隨動(dòng)控制和機(jī)械傳動(dòng)三部分，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1中，①為指揮車上的GPS接收機(jī)，②為定向天線云臺(tái)上的磁羅盤，③為定向天線云臺(tái)，④為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，⑤為直流力矩電機(jī)，⑥為功率放大器，⑦為測控計(jì)算機(jī)（PIC18F458），⑧為目標(biāo)車輛的GPS（通過數(shù)據(jù)電臺(tái)傳送）。
數(shù)據(jù)采集處理部分由指揮車上的GPS接收機(jī)、磁羅盤和測控計(jì)算機(jī)等組成。指揮車和被控車輛通過GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)獲取自己的坐標(biāo)位置，指揮車上 GPS數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到指揮車上的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。被控車輛GPS數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)無線電臺(tái)發(fā)送到指揮車上的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，再通過串口傳給測控計(jì)算機(jī)。由磁羅盤獲取定向天線云臺(tái)當(dāng)前方向角，通過串口傳送到測控計(jì)算機(jī)。通過指揮車和被控車輛的坐標(biāo)位置，計(jì)算出兩者之間的方位角，并與由磁羅盤得到的當(dāng)前方向角比較，得到云臺(tái)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)的隨動(dòng)控制部分采用下載到測量控制計(jì)算機(jī)中的數(shù)字PID控制算法。PID控制器是根據(jù)系統(tǒng)的誤差（本系統(tǒng)即為指揮車、被控車輛之間的方位角與云臺(tái)當(dāng)前方向角的偏差），利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量對被控對象進(jìn)行控制。通過實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)試，確定PID控制器的參數(shù)。
機(jī)械傳動(dòng)部分主要由功率放大器、減速器、直流力矩電機(jī)、定向天線云臺(tái)等構(gòu)成。該部分接收控制信號(hào)和反饋角度信息，完成云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
該車載定向天線云臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)是典型的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。計(jì)算得到指揮車和目標(biāo)車輛的方位角，采集磁羅盤得到當(dāng)前方向角為反饋信息，兩者之差為機(jī)械部分的控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)過PID數(shù)字調(diào)節(jié)器、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大器、力矩電機(jī)、減速齒輪帶動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使定向天線指向目標(biāo)車輛，當(dāng)控制信號(hào)減小為零時(shí)，定向天線云臺(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。從而達(dá)到定向接收天線實(shí)時(shí)對準(zhǔn)移動(dòng)目標(biāo)的通信狀態(tài)。定向天線云臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及算法實(shí)現(xiàn)
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YOKOGAWA DR1015B80 DD SERVO ACTUATOR
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SIEMENS NIXDORF BEETLE 4L KASSENCOMPUTER
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LIPPERT ET1403 IP54 IBM P4 PC
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TOSHIBA SRLA-2033 2N3N2033-A BOARD SRLA2033
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TOSHIBA RA10M 200W or RA10M200W AC SERVOMOTOR
TOSHIBA T3100-20 SYSTEM UNIT PA7038E
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