自抗扰技术在船载天线伺服系统中的应用研究

为减小船摇扰动对船载天线伺服系统指向及跟踪精度的影响，引入线性自抗扰控制器（LADRC）对伺服系统位置环进行改进。首先对天线伺服系统模型进行简要分析，建立系统状态空间方程；然后利用LADRC对系统进行改进，并对其参数设计进行了详细介绍，同时为提高系统动态跟踪性能，利用TD微分器提取目标速度信息进行前馈补偿；最后经实验测试验证，LADRC相对于传统PID控制器能够保持天线伺服系统动态性能不下降，同时有效提高系统的抗船摇性能。     

车载平板动卫通三轴稳定机理研究

针对车载平板动卫通系统中稳定隔离载体姿态变化问题,通过对三轴稳定机理的分析研究,提出了"方位、俯仰机械补偿,极化电子补偿"的三轴稳定结构,仿真结果表明"方位、俯仰陀螺安装在天线俯仰转台,极化陀螺安装在天线方位转盘或俯仰转台"两种自稳定结构能提供良好的陀螺工作环境并具有较为简洁的隔离载体姿态变化补偿表达式,具有一定的工程理论指导意义.     

卫星光通信终端二维转台运动参量对天线指向影响研究

二维转台与卫星平台间的耦合运动，是影响卫星光通信终端天线指向控制的重要因素。在耦合动力学模型基础上，研究了二维转台不同运动参量对光通信终端天线指向偏差的影响。分析结果表明：在耦合动力学环境下，光束指向偏差随二维转台转动成规律性变化；当方位轴、俯仰轴转角θh、θv分别为（π，0）、（-π，0）时，指向偏差出现最大值；随二维转台转动时间的增加，天线指向偏差略有增加，转动时间由10s增加到1000s时增幅仅为1％。其结果为补偿耦合运动影响，保证天线指向控制精度，提高卫星光通信终端星上应用的稳定性打下基础。     

中继卫星轨道倾角漂移对在轨校相影响分析及策略

针对中继卫星轨道倾角在一个较大范围内变化，在轨校相采用天线精确指向标校站后，方位向、俯仰向十字拉偏标定校相码的方法，校相时间长，校相过程中轨道漂移带来的星上天线指向变化会影响校相准确性等问题，文章对轨道倾角漂移引起的星上天线指向变化进行仿真，并分析该变化对在轨校相的影响。以此为依据，对中继卫星角跟踪系统在轨校相方案进行研究，给出了粗校准与精校准相结合的校相策略，将轨道倾角漂移引起星上天线指向变化带来的校相误差降至最小。中继卫星角跟踪系统采用该方案进行相位校准后，在天线半功率波束宽度范围内，方位和俯仰误差信号的极性正确，交叉耦合小于20%，多次执行捕获跟踪任务，均能成功捕获跟踪目标，并且自动跟踪精度优于指标要求，验证了相位的正确性，表明该方案切实可行。     

影响天线高仰角跟踪性能的因素分析

雷达或遥测系统大多采用方位－俯仰型天线座，这样方位支路跟踪时，原理上需要引入正割补偿，且补偿系数随着俯仰角的提高而增大。引入正割补偿后将对天线高仰角时的跟踪性能产生影响。迄今为止的有关著作只对其中部分因素进行了论述。本文对这些因素进行了全面分析，并以实际目标飞行数据说明，在不同条件下，主要影响因素也会不同。     

双轴定位点波束天线波束指向计算

可移点波束天线是卫星系统对目标定位和跟踪的重要组成部件,该天线依靠双轴定位机构来实现在俯仰和方位两个方向上精确运动和定位。由于天线波束反射中心与定位机构转动中心不重合,双轴定位机构偏转角与波束中心指向角间存在复杂的数学关系。针对点波束天线指向计算问题进行了详细的分析,获得了一种基于单变量非线性方程求根的迭代计算方法,并对算法的正确性进行了仿真计算验证。     

正交度对高精度二维转台测量精度的影响

针对二维跟踪测量转台方位轴和俯仰轴正交度对角度测量精度的影响,基于球面三角计算方法和向量运算方法,文章分别推导获得转台不正交时角度测量误差的计算公式,分析上述公式获得正交度及其测量误差对转台测角精度的影响规律。结果表明,二维转台俯仰运动范围大于10°时,转台方位轴和俯仰轴正交度对方位测角精度影响较大,对俯仰测角精度影响可忽略不计;转台测角精度对正交度的测量误差非常敏感,俯仰角为75°时,若正交度测量误差为3″,则方位角测量误差可达11.2″。基于此提出一种正交度分段拟合的修正方法可将正交度对测角精度的影响控制在4″以内。最后,针对性的介绍了转台旋转轴正交度的两种测量方法及其测量误差主要来源。研究结果对通用二维跟踪测量转台测角精度指标的合理分解具有一定的指导意义。     

应用星载AIS双天线的舰船快速定位方法

针对仅接收1次自动识别系统(AIS)信号实现舰船快速定位的需求,提出了应用星载AIS双天线的舰船快速定位方法,通过舰船位置与星载AIS接收信号多普勒频率,双天线接收信号时差关系,建立舰船定位解算的线性模型。在此基础上,对影响定位精度的卫星位置速度、时差、天线安装位置等误差因素进行分析。结果表明:为保证定位因子达到0.50,卫星速度精度应小于5 m/s;时差精度应小于1×10~(-11) s;双天线距离大于2 m;双天线优先选择安装在滚动轴正向和负向,滚动轴正向和俯仰轴负向,滚动轴负向和俯仰轴正向。文章提出的方法能够快速解算出舰船位置,为成像载荷与AIS综合的舰船识别提供数据支撑。     

最佳递推滤波在跟踪伺服系统中的应用

五十年代以来,在控制工程领域中,有两大重要发展。一是,数字计算机的运算速度和存储容量不断扩大。二是,控制系统理论借助于经典力学的“状态”概念,从频率城发展到时间域。计算机进入控制工程,这是从经典的自动调节原理,发展到现代控制理论的重要标志。本文简单地介绍了卡尔曼滤波器。给出了一组卡尔曼滤波跟踪算法。在跟踪伺服回路中,送给伺服系统的误差信号ε不是通常由接收机直接供给的,而是经过滤波后给出的误差信号估值(?),从而实现了有计算机参与的全数字式跟踪伺服系统。由于伺服系统和角输出数据是分开的,从而提高了测角精度。文中给出了一个方位——俯仰座角跟踪系统,以雷达站为原点的东、北天座标系,目标是假定匀速直线运动情况下的一组演化方程。滤波效果,取决于我们对模型和测量噪声统计规律的认识程度。经初步试算感到方法简单,效果满意。另外,对船载天线稳定,提出一种设想。不用传统为稳定而用的敏感元件——陀螺。而是对海浪进行随机统计分析,找出规律。将其写进状态方程中,使在给出的滤波估值中包括目标运动和船摇信息。将此信息作为伺服系统之输入。从而达到稳定和跟踪目的之可能性。     

星载可动天线安装误差补偿方法

为了提高天线指向精度，本文提出了一种星载可动天线的安装误差补偿方法。该方法根据卫星结构坐标系与立方镜坐标系间的关系及立方镜坐标系与天线结构坐标系间的关系，运用欧拉角坐标转移方式，得到对天线安装误差进行补偿的坐标转移矩阵。并且针对安装误差的特点，对坐标转移矩阵进行简化，只需要在轨上注3个参数即可实现对天线安装误差的补偿。仿真结果表明，在安装误差≯1°的情况下，补偿后的指向误差最大值≤0.05°；在安装误差≯0.5°的情况下，补偿后的指向误差最大值≤0.01°，补偿后的指向误差可接受。星载可动天线安装误差补偿方法可有效补偿安装误差对天线指向的影响，上注参数少易于实现。     

卫星图像运动补偿的矢量几何法

研究利用星上有效载荷扫描镜运动控制进行图像运动补偿的新方法.分析了影响三轴稳定静止轨道气象卫星成像的主要因素,研究了轨道运动对扫描镜光轴指向的影响.应用三锥相交原理,提出了利用测量估算所得轨道位置和速度信息计算补偿量的矢量几何法.数值仿真结果表明,矢量几何法能够有效补偿轨道运动对扫描镜光轴指向的影响,显著提高成像质量,精度与传统矢量坐标变换法相同,但运算量更小.     

卫星光通信中耦合运动对光信号跟踪影响分析

光通信终端与卫星平台的耦合运动是影响卫星光通信系统光信号跟踪性能的重要因素。以铱星系统星间链路为例,建立了卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动的数学模型,并进行了数值仿真。理论分析及仿真结果表明:卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动使系统粗跟踪误差增大,方位轴、俯仰轴最大误差分别为94μrad和98μrad,超过精瞄系统补偿范围。为确保星间激光链路通信性能,提出了光束粗跟踪控制补偿算法,并进行了相应的仿真实验,仿真结果表明:补偿后的控制算法将方位轴、俯仰轴最大跟踪误差降低为37μrad和41μrad,符合精瞄系统补偿要求,保证了系统跟踪性能。该结果对今后小卫星星座激光组网具有一定的指导意义。     

DG-1小型多功能数字计算机在角跟踪系统中的应用

一、概述我们所研制了一套双频段遥测自跟踪系统。采用数字系统实现座标转换;计算船摇引起的目标方位和俯仰角漂移以及漂移的速度和加速度;引导天线指向目标;根据接收机提供的误差信号、锁定指示,完成捕获、再捕获到自动跟踪过程的状态自动转换(可以人工干预)以及相应的显示技术;还能按接收机提供的自动增益控制电压进行相对比较,判断是否旁瓣     

大型索网式可展开天线在轨高精度指向控制

以星载大型索网式可展开天线为对象,研究在轨工作过程中天线视轴高精度高稳定度指向控制方法。首先,基于Craig-Bampton法建立表征天线指向的动力学模型;然后针对天线振动对视轴指向的影响,设计PD反馈+陷波滤波器的控制算法;进一步分析影响指向精度的因素,设计带有调节滤波器的改进控制器以减小天线视轴指向的周期性误差,提高指向精度与稳定度。最后,给出数值仿真校验的结果并与现有的方法进行比较。结果表明,所提出的控制算法在保证天线指向稳定的同时,可以有效减小天线视轴的指向偏差,并对干扰与振动具有良好的鲁棒性。     

基于RBF神经网络的船载雷达速率陀螺动态性能检测方法

对航天测量船惯性导航系统船摇数据和伺服系统陀螺数据进行分析,提出基于RBF神经网络算法,利用同船装载的惯性导航系统船摇数据检测雷达伺服速率陀螺动态性能的方法,并通过计算机进行实际测量数据的仿真实验。实验结果验证了方法的可行性。     

卫星多轴指向姿态控制全物理仿真实验研究

具有大型天线和大面积太阳帆板的多体卫星多轴指向控制技术是航天器控制的关键技术之一,针对这一问题,设计了“前馈+变结构”方案控制卫星本体,天线指向控制根据任务要求结合本体姿态产生,形成本体与天线多轴指向控制方案。基于常用的“飞轮—喷气”执行机构模式,考虑了控制精度和喷气消耗量问题。利用带有大型挠性板与程控天线系统的单轴气浮台物理仿真实验系统,成功地进行了卫星多轴指向控制物理仿真实验,本体姿态控制精度达到0.020,天线指向精度达到0.50。该研究对多轴指向卫星控制系统设计具有实际参考价值。     

基于用户星地固系位置速度数据的GEO终端天线指向算法

文章通过用户星地固系位置、速度数据和GEO卫星6根轨道参数,在星载控制器上计算用户星GEO终端天线的指向角度。该算法已在星上成功应用,指向精度和运算速度满足星上使用要求。     

大型网状天线展开指向精度测量方法研究

可展开天线研制过程中需对其进行地面展开指向精度测试以验证天线在轨实际指向性能.为了实现大型网状天线展开指向精度的地面测量,基于天线实际结构特点,从影响天线展开指向精度的因素入手,在建立的统一卫星坐标系分析模型下采用了一种基于展开臂、反射器和馈源阵等多个组成子部件单独展开指向精度直接测量的模式,并在各子部件测量结果的基础上间接分析得到天线的综合指向精度,最终不仅解决了目前对于大型网状天线展开指向精度在地面无法直接测量的难题,实现了其指向精度的间接测量,而且使综合测量精度优于0.01°,满足了高精度测量需求,研究结果对后续相关类型大尺寸天线展开指向的高精度测量和分析具有重要的指导意义.     

合成孔径雷达(SAR)天线平台的全主动控制方式

本文对SAR天线平台的三轴陀螺稳定系统动力学特性进行了分析;确定了其解耦条件;提出了SAR天线平台采用全主动控制方式这一新设计思想。首先利用SAR固有的中心频率偏置电压U_(fb)实现主动方位控制,从而避免采用外部方位基准信号;其次在主动调平控制中采用分段补偿原理,这就有可能达到较高的调平精度。最后对多种可行控制方案进行了比较。     

MATLAB与STK组合仿真在星载天线伺服系统设计中的应用

利用MATLAB和System Tool Kit(STK)软件搭建组合仿真环境。以某卫星的天线算法为例,将仿真结果与在轨数据进行比对。组合仿真综合考虑了轨道特性和卫星姿态变化对天线指向角度的影响。仿真结果表明,利用MATLAB和STK组合仿真能够提前验证指向算法的准确度和精度,仿真数据与在轨实际应用数据一致性高,对后续天线指向算法设计具有较强的指导意义。