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远程监控反射器系统

阅读:14发布:2021-09-18

专利汇可以提供远程监控反射器系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种远程监控 角 反射系统,包括角 反射器 、标准伺服与 支撑 设备、自动供电设备、远程监控设备四部分。角反射器通过标准安装底座固定在标准伺服与支撑设备上;标准伺服与支撑设备通过其底端的安装调整 基座 与地面预制的台基连接; 太阳能 自动供电设备通过 电缆 给标准伺服与支撑设备提供 电能 ;远程监控设备为整个系统的上位机,监控自动供电设备、标准伺服与支撑设备的状态,发送控制指令。远程监控角反射器系统支持常态化开展SAR定标与 质量 评定试验,为SAR 辐射 定标、几何定标、极化定标、干涉定标和SAR系统质量评定等提供高 精度 的参考点目标。,下面是远程监控反射器系统专利的具体信息内容。

1.一种远程监控反射器系统,包括角反射器、标准伺服与支撑设备和远程监控设备,其特征在于:
所述角反射器固定在所述标准伺服与支撑设备上,并由所述标准伺服与支撑设备控制改变方位和俯仰指向;
所述标准伺服与支撑设备包括俯仰伺服机构、方位伺服机构和主控制器,其中,所述方位伺服机构具有方位角度调整功能;
所述俯仰伺服机构底端固连在方位伺服机构上方,具有俯仰角度调整功能;
所述主控制器用于监测方位伺服机构和俯仰伺服机构的方位和俯仰指向角度状态,并且根据本地串口或无线传输模获取的上位机控制指令,启动方位或俯仰电机驱动方位伺服机构或俯仰伺服机构;
所述远程监控设备,用于通过网络实现对标准伺服与支撑设备的远程监控。
2.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,还包括自动供电设备,所述自动供电设备与标准伺服与支撑设备相连,提供标准伺服与支撑设备所需电能
3.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述自动供电设备包括太阳能电池板、电源监控模块和蓄电池,所述电源监控模块与标准伺服与支撑设备相连,提供标准伺服与支撑设备所需电能。
4.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述标准伺服与支撑设备的俯仰伺服机构上部具有机械接口,所述角反射器底部具有与所述机械接口进行连接的安装底座。
5.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述的标准伺服与支撑设备还包括安装调整基座,该安装调整基座包括底板、顶板和平调节与紧固螺栓组,所述底板通过其上的螺孔设置为与地面预置的台基上分布的螺柱固定连接,所述顶板上固连承载着所述方位伺服机构,所述顶板和底板通过水平调节与紧固螺栓组连接和调节。
6.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述方位伺服机构包括失制动器、方位减速器、方位绝对值码盘和方位承载板,其中,所述失电制动器,用于当方位伺服机构停止转动后,定方位伺服的角度指向,所述方位减速器,用于提高转动扭矩使大负载的设备能够方位转动,所述方位绝对值码盘,用于监测方位角度的绝对指向,反馈给主控制器,所述方位承载板,用于连接和驱动所述俯仰伺服机构。
7.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述俯仰伺服机构包括失电制动器、俯仰减速器、俯仰绝对值码盘和俯仰承载板,其中,所述失电制动器,用于当俯仰伺服机构停止转动后,锁定俯仰伺服的角度指向,所述俯仰减速器,用于提高转动扭矩使大负载的设备能够俯仰转动,所述俯仰绝对值码盘,所述监测俯仰角度的绝对指向,反馈给主控制器,所述俯仰承载板,用于连接和驱动角反射器。
8.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于,所述主控制器包括运动主控制器、方位驱动电机、俯仰驱动电机、供电模块、无线传输模块和本地串口模块,其中,所述运动主控器,用于接收所述远程监控设备的控制指令,并发送控制指令给所述方位驱动电机和俯仰驱动电机,所述方位驱动电机,用于接收运动主控器的控制指令,驱动所述方位伺服机构转动,所述俯仰驱动电机,用于接收运动主控器5-1的控制指令,驱动所述俯仰伺服机构转动,所述供电模块,用于给所述主控制器、方位伺服机构和俯仰伺服机构供电,所述无线传输模块,用于通过移动通信网络与所述远程监控设备进行无线通信,接受远程监控设备的监控,所述本地串口模块,用于直接与上位机通过计算机串口连接,接受上位机的监控。
9.如权利要求1所述的远程监控角反射器系统,其特征在于:所述的远程监控设备包括远程监控计算机和远程监控程序两部分,远程监控计算机具有无线网卡,远程监控程序运行在远程监控计算机上,由无线网卡通过无线通信网络连接标准伺服与支撑设备、自动供电设备,实现对自动供电设备供电能的监测、供电开关的控制,实现标准伺服与支撑设备当前方位、俯仰角度状态的监测和角度指向的调整控制。
10.如权利要求2所述的远程监控角反射器系统,其特征在于:自动供电设备的安装位置与所述标准伺服与支撑设备具间隔一定的距离,防止在试验时自动供电设备对角反射器影响。

说明书全文

远程监控反射器系统

技术领域

[0001] 本发明涉及遥感卫星技术领域,进一步涉及一种远程监控角反射器系统。

背景技术

[0002] SAR(Radiometric calibration of synthetic aperture radar,合成孔径雷达)定标依靠地面已知目标作为标准参考源来测量SAR系统天线方向图、总传递函数(定标常数)、极化定标及干涉定标参数,在SAR系统和图像的质量评定中,也需要地面已知目标作为标准参考源,以便进行辐射、几何、极化及干涉精度的分析和评定。常用的标准参考目标有点目标和分布目标。因此SAR定标和质量评定的方法分为基于点目标的方法和基于分布目标的方法。对应辐射定标和质量评定,基于分布目标的方法可以获得较高的精度,但由于要获得大面积已知散射特性的均匀分布目标极为困难,且分布目标散射特性稳定性差等因素,基于点目标的方法仍然是主要的方法。而对于SAR的几何、极化和干涉等定标和质量评定,由于点目标的可控性,基于点目标的方法更是不可替代。
[0003] 对于SAR图像的标准点目标模拟,通常为有源定标器、角反射器两种方法。其中有源定标器可以提供大RCS(雷达截面积值)的参考点目标,而且同时能够作为接收机接收SAR发射脉冲,具有很重要的用途,但是由于其造价高昂,使用操作复杂,研制出来后适应波段和带宽固定,还需要定期进行标校以保证精度,使其使用数量和应用范围受到很大的限制,很难满足大量的、频繁的定标和质量评定试验的需求。
[0004] 作为SAR图像标准参考点目标的角反射器,具有RCS(雷达截面积值)大、性能稳定、不受波段限制、加工简单、成本低廉等优点,在地面定标和质量评定试验中,得到大量和广泛的使用。但是由于外场试验时,角反射器数量比较多(一般达到10台以上,甚至到30多台),方位俯仰指向调整的工作量大;再由于目前角反射器自身的特点,在野外的环境中,指向调节精度不高,影响标校精度和效果,使试验的成功率受到一定影响,更加重试验的工作量;对于需要长期进行的SAR定标和质量评定工作,需要配备很多野外工作人员,在做试验时,送到定标场地进行设备调整操作,很难适应长期的、高频率的定标与质量评定试验,很难适应多颗SAR卫星的应用需求。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种远程监控角反射器系统。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供一种远程监控角反射器系统,包括角反射器、标准伺服与支撑设备和远程监控设备:
[0007] 所述角反射器固定在所述标准伺服与支撑设备上,并由所述标准伺服与支撑设备控制改变方位和俯仰指向;
[0008] 所述标准伺服与支撑设备包括俯仰伺服机构、方位伺服机构和主控制器,其中,[0009] 所述方位伺服机构具有方位角度调整功能;
[0010] 所述俯仰伺服机构底端固连在方位伺服机构上方,具有俯仰角度调整功能;
[0011] 所述主控制器用于监测方位伺服机构和俯仰伺服机构的方位和俯仰指向角度状态,并且根据本地串口或无线传输模获取的上位机控制指令,启动方位或俯仰电机驱动方位伺服机构或俯仰伺服机构;
[0012] 所述远程监控设备,用于通过网络实现对标准伺服与支撑设备的远程监控。
[0013] 根据本发明一具体实施方案,上述系统还包括自动供电设备,所述自动供电设备与标准伺服与支撑设备相连,提供标准伺服与支撑设备所需电能
[0014] 根据本发明一具体实施方案,所述自动供电设备包括太阳能电池板、电源监控模块和蓄电池,所述电源监控模块与标准伺服与支撑设备相连,提供标准伺服与支撑设备所需电能。
[0015] 根据本发明一具体实施方案,所述标准伺服与支撑设备上部具有机械接口,所述角反射器底部具有与所述机械接口进行连接的安装底座。
[0016] 根据本发明一具体实施方案,所述的标准伺服与支撑设备还包括安装调整基座,该安装调整基座包括底板、顶板和平调节与紧固螺栓组,所述底板通过其上的螺孔设置为与地面预置的台基上分布的螺柱固定连接,所述顶板上固连承载着所述方位伺服机构,所述顶板和底板通过水平调节与紧固螺栓组连接和调节。
[0017] 根据本发明一具体实施方案,所述方位伺服机构包括失制动器、方位减速器、方位绝对值码盘和方位承载板,其中,所述失电制动器,用于当方位伺服机构停止转动后,定方位伺服的角度指向,所述方位减速器,用于提高转动扭矩使大负载的设备能够方位转动,所述方位绝对值码盘,用于监测方位角度的绝对指向,反馈给主控制器,所述方位承载板,用于连接和驱动所述俯仰伺服机构。
[0018] 根据本发明一具体实施方案,所述俯仰伺服机构包括失电制动器、俯仰减速器、俯仰绝对值码盘和俯仰承载板,其中,所述失电制动器,用于当俯仰伺服机构停止转动后,锁定俯仰伺服的角度指向,所述俯仰减速器,用于提高转动扭矩使大负载的设备能够俯仰转动,所述俯仰绝对值码盘,所述监测俯仰角度的绝对指向,反馈给主控制器,所述俯仰承载板,用于连接和驱动角反射器。
[0019] 根据本发明一具体实施方案,所述主控制器包括运动主控制器、方位驱动电机、俯仰驱动电机、供电模块、无线传输模块和本地串口模块,其中,所述运动主控器,用于接收所述远程监控设备的控制指令,并发送控制指令给所述方位驱动电机和俯仰驱动电机,所述方位驱动电机,用于接收运动主控器的控制指令,驱动所述方位伺服机构转动,所述俯仰驱动电机,用于接收运动主控器5-1的控制指令,驱动所述俯仰伺服机构转动,所述供电模块,用于给所述主控制器、方位伺服机构和俯仰伺服机构供电,所述无线传输模块,用于通过移动通信网络与所述远程监控设备进行无线通信,接受远程监控设备的监控,所述本地串口模块,用于直接与上位机通过计算机串口连接,接受上位机的监控。
[0020] 根据本发明一具体实施方案,所述的远程监控设备包括远程监控计算机和远程监控程序两部分,远程监控计算机具有无线网卡,远程监控程序运行在远程监控计算机上,由无线网卡通过无线通信网络连接标准伺服与支撑设备、自动供电设备,实现对自动供电设备供电能的监测、供电开关的控制,实现标准伺服与支撑设备当前方位、俯仰角度状态的监测和角度指向的调整控制。
[0021] 根据本发明一具体实施方案,自动供电设备的安装位置与所述标准伺服与支撑设备具间隔一定的距离,防止在试验时自动供电设备对角反射器影响。
[0022] 通过上述技术方案,本发明的有益效果在于:
[0023] 1、通过远程监控,指向调整精度较高,此远程监控角反射器系统的方位、俯仰绝对指向调整精度一般能达到0.2度以内;
[0024] 2、通过设置远程监控设备,本系统野外环境适应性强,能够长期适应-30~70℃的环境温度,能够适应10级力及雨沙尘等天气情况,能够无人值守进行工作,适合多型星载SAR长期、频繁开展地面定标试验或质量评定试验;
[0025] 3、具有大角度跟踪模式,适合高精度机载SAR定标和质量评定试验;
[0026] 4、本系统适用范围广泛,可以作为SAR辐射定标、几何定标、极化定标、干涉定标及进行辐射、几何、极化、干涉质量评定的标准点目标,用于星载SAR(合成孔径雷达)或机载SAR开展场地外定标或质量评定试验;
[0027] 5、通过设计具有远程监控功能的基于太阳能的自动供电设备,使设备具有无人值守长期不间断工作能力。附图说明
[0028] 图1为本发明的一具体实施例的远程监控角反射器系统整体结构示意图;
[0029] 图2为本发明的一具体实施例的远程监控角反射器系统标准伺服与支撑设备示意图;
[0030] 图3为本发明的一具体实施例的远程监控角反射器系统自动供电设备示意图。
[0031] 图中附图标记具有以下含义:
[0032] 1安装调整基座,
[0033] 1-1底板,1-2顶板,1-3水平调节与紧固螺栓组;
[0034] 2方位伺服机构,
[0035] 2-1失电制动器,2-2方位减速器,2-3方位绝对值码盘,2-4方位承载板;
[0036] 3俯仰伺服机构,
[0037] 3-1失电制动器,3-2俯仰减速器,3-3俯仰绝对值码盘,3-4俯仰承载板;
[0038] 4角反射器标准连接板;
[0039] 5主控制器,
[0040] 5-1运动主控器,5-2方位驱动电机,5-3俯仰驱动电机,5-4为供电5-5无线传输模块,部件5-6本地串口模块。

具体实施方式

[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0042] 本发明的发明构思在于,考虑到现在星载和机载SAR外场定标和质量评定等试验时,大量使用角反射器的野外布设工作量大,调整精度不高,难以适应高频次试验的需求等,提出了一种远程监控角反射器系统。其基本原理是:利用目前普及和广泛覆盖的无线通信网络和通信技术,把其应用于星载和机载SAR外场定标和质量评定等试验设备,使之具有远程监控功能;设计高精度的标准伺服与支撑设备,具有自动控制角度指向调节和角度跟踪功能,具有自动锁定功能,适应野外的高低温、大风力、沙尘暴等恶劣天气条件,能够通过控制进行角反射器的姿态调整。
[0043] 再考虑星载和机载SAR外场定标和质量评定等试验设备需要部署在比较偏远的人烟稀少的地区,考虑供电的不便和铺设供电线路的高成本,利用太阳能发电技术,设计具有远程监控功能的基于太阳能的自动供电设备,使设备具有无人值守长期不间断工作能力。
[0044] 如图1所示,本发明的一具体实施例提供一种远程监控角反射器系统,包括高精度角反射器、标准伺服与支撑设备、自动供电设备、远程监控设备。
[0045] 其中,高精度角反射器通过标准安装底座固定在标准伺服与支撑设备上,调节标准伺服与支撑设备的方位和俯仰指向,带动改变角反射器的方位和俯仰指向。所述高精度角反射器,可以为三角形反射器、二面角反射器,或其他类型的角反射器,只有其底部具有与标准伺服与支撑设备的标准机械接口匹配的标准安装底座。高精度角反射器的指向由标准伺服与支撑设备的方位、俯仰二维角度进行精确调整和锁定,标准伺服与支撑设备的方位、俯仰角度指向的初始位置由高精度角反射器的指向来标定。
[0046] 标准伺服与支撑设备包括角反射器标准连接板、俯仰伺服机构、方位伺服机构、安装调整基座、主控制器;安装调整基座位于设备底端,具有水平调节功能,使俯仰伺服机构的俯仰轴处于水平状态,基座可以与地面预制的台基机械连接,使之固定在台基上方;方位伺服机构底端固连在安装调整基座上方,具有方位角度调整功能,使位于其上的俯仰伺服机构可以在水平面内做圆周转动;俯仰伺服机构底端固连在方位伺服机构上方,具有俯仰角度调整功能,可以驱动位于其上的反射器标准连接板在一定角度范围的俯仰转动;角反射器标准连接板位于俯仰伺服机构上方,具有与角反射器连接的标准机械接口,在方位伺服机构和俯仰伺服机构的综合带动下,角反射器标准连接板可以做方位和俯仰二维转动;主控制器监测方位伺服机构和俯仰伺服机构的方位和俯仰指向角度状态,根据本地串口或无线传输模块获取的上位机控制指令,启动方位或俯仰电机驱动方位伺服机构或俯仰伺服机构,使二者做相应运动或指向某个角度。
[0047] 参见图3,自动供电设备为基于太阳能的充电、蓄电和电压变换与监控的设备,包括太阳能电池板、电源监控模块和大容量蓄电池;电源监控模块与标准伺服与支撑设备相连,提供标准伺服与支撑设备所需电能;太阳能电池板获取太阳光线并把光能转换为电能,通过电缆给大容量蓄电池充电;大容量蓄电池适应野外低温环境,能够在当地低温和高温环境下正常工作,存储所需容量的电能。所述的电源监控模块由太阳能电池板监测单元、蓄电池监测单元、无线传输单元、控制单元和电源多路变换单元组成。太阳能电池板监测单元连接在太阳能电池板上,监测电池板的电压、电流等参数;蓄电池监测单元连接在大容量蓄电池上,监测蓄电池的电压、电流等参数;无线传输单元通过无线通信网络与上位机相连,可以通过上位机监控自动供电设备,检测设备状态、开关供电输出;控制单元为自动供电设备的中央控制器,与太阳能电池板监测单元、蓄电池监测单元、无线传输单元和电源多路变换单元相连,接收无线传输单元的控制指令,获取太阳能电池板监测单元、蓄电池监测单元的监测参数,控制电源多路变换单元进行多路电源的供电输出或关闭。
[0048] 远程监控设备为远程监控角反射器系统的上位机,包括监控计算机、远程监控程序;远程监控程序运行在监控计算机上;远程监控计算机为具有无线上网卡的电脑,可以通过网络实现对标准伺服与支撑设备、自动供电设备的监控。所述的远程监控计算机具有无线网卡,所述的远程监控程序运行在远程监控计算机上,由无线网卡通过无线通信网络连接标准伺服与支撑设备、自动供电设备,实现对自动供电设备供电能力的监测、供电开关的控制,实现标准伺服与支撑设备当前方位、俯仰角度状态的监测和角度指向的调整控制。
[0049] 如图2所示,所述的标准伺服与支撑设备,为具有方位、俯仰二维角度转动控制的伺服与支撑机构,为角反射器提供方位、俯仰二维角度精确调节和跟踪的功能,角度调整到位后标准伺服与支撑设备可以自锁,同时提供本地串口和远程无线两种监控功能,可以连接上位机进行本地调试和远程监控。标准伺服与支撑设备如图2所示,组件1为标准伺服与支撑设备的安装调整基座,由部件1-1、1-2、1-3共三组部件组成。其中部件1-1为底板,通过其上的螺孔可以与地面预置的台基的分布的螺柱固定连接;部件1-2为顶板,其上固连承载着组件2方位伺服机构;部件1-3为水平调节与紧固螺栓组,部件1-1和部件1-2通过多组部件1-3连接,可以通过调节部件1-3,使位于上部的组件2、组件3水平。组件2为方位伺服机构,由部件2-1、2-2、2-3、2-4共四组部件组成。其中部件2-1为失电制动器,当方位伺服机构停止转动后,锁定方位伺服的角度指向;部件2-2为方位减速器,提高转动扭矩使大负载的设备能够方位转动;部件2-3为方位绝对值码盘,监测方位角度的绝对指向,反馈给主控制器,使方位伺服机构精确按照输入的速度转动到指定的角度;部件2-4为方位承载板,驱动位于上面的俯仰伺服机构。组件3为俯仰伺服机构,由部件3-1、3-2、3-3、3-4共四组部件组成。其中部件3-1为失电制动器,当俯仰伺服机构停止转动后,锁定俯仰伺服的角度指向;部件3-2为俯仰减速器,提高转动扭矩使大负载的设备能够俯仰转动;部件3-3为俯仰绝对值码盘,监测俯仰角度的绝对指向,反馈给主控制器,使俯仰伺服机构精确按照输入的速度转动到指定的角度;部件3-4为俯仰承载板,驱动位于上面的角反射器标准连接板。组件4上设置有与角反射器底部的安装底座进行连接的机械接口,可以有多种设置方式,本实施例中具体采用标准连接板,其上有标准连接螺孔,可以与位于上面的高精度角反射器固定连接。组件5为主控制器,由部件5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6共六组部件组成。其中部件5-1为运动主控器,与部件5-5无线传输模块和部件5-6本地串口模块相连,接收上位机的控制指令;然后通过获取部件2-3方位绝对值码盘和部件3-3俯仰绝对值码盘监测的方位伺服机构2、俯仰伺服机构3的角度状态,发送控制指令给部件5-2方位驱动电机和部件5-3俯仰驱动电机,控制方位伺服机构2和俯仰伺服机构3工作。部件5-2为方位驱动电机,接收运动主控器5-1的控制,与方位减速器2-2的联轴器连接,驱动后者转动。部件5-3为俯仰驱动电机,接收运动主控器5-1的控制,与俯仰减速器3-2的联轴器连接,驱动后者转动。部件5-4为供电模块,为主控制器5、方位伺服机构2、俯仰伺服机构3供电。部件5-5为无线传输模块,通过移动通信网络与上位机进行无线通信,接受上位机的监控。部件5-6为本地串口模块,可以直接与上位机通过计算机串口连接,接受上位机的监控。在任意工作角度状态下,从高精度角反射器的法线方向观测,连接于其下部的标准伺服与支撑设备完全被角反射器的轮廓所遮挡。
[0050] 该远程监控角反射器系统具有标准的高精度的伺服与支撑设备,该伺服与支撑设备具有通过无线通信网络进行远程监控的功能,同时配备有具有通过无线通信网络进行远程监控的基于太阳能的自动供电设备,从而,该远程监控角反射器系统能够部署在远离社区及村庄,输电线不方便铺设的野外,可以通过远程监控实现对角反射器指向的调整,适应进行高频次、高精度的各种星载和机载SAR的外场定标和质量评定试验,提供标准参考点目标。
[0051] 在某些实施例中,底部具有标准安装底座,该底座的连接方式具有通用性和标准性的特点,具有广泛的适配性和互换性。顶端的角反射器标准连接板具有通用性和标准性的特点,在其上可以安装多种类型的负载,调整其指向。
[0052] 在某些具体实施例中,为了使标准伺服与支撑设备能够稳固的固定在地面,需要预先建造水平台座,在水泥台座上面预置具有与标准伺服与支撑设备的安装调整底座进行连接的螺栓,在水泥台座中预置可以走供电线的走线管。走线管的输出端可以连接在标准伺服与支撑设备的供电口模块上,给其供电。走线管的输入端从水泥台座的一侧引出,可以埋在地下引到自动供电设备的供电输出端。
[0053] 在某些具体的实施例中,自动供电设备的安装位置要与安装标准伺服与支撑设备的水泥台座具有一定的距离,一般在100米以上,以防止在试验时自动供电设备对角反射器的影响,进一步优选的为200米-2000米。
[0054] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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