ATP系统驱动装置设计

捕获、跟踪和瞄准（Acquisition,Tracking,Pointing—ATP）系统是飞行器激光通信与协同控制系统的重要组成部分。本文提出了基于激光反射的二维扫描ATP系统的总体解决方案,建立了扫描模块中关键器件的理论数学模型,实现了电路控制模块的硬件与软件界面的设计,最终搭建了ATP系统驱动装置。该装置响应迅速,结构紧凑,稳定性好,可完成120°视场的扫描以及视场中任意一点的定位。     

高精密角度分度测量控制系统的研究

研制并开发了用于角度标定的高精密角度分度装置及其测量控制系统,装置采用永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转来带动分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度,为了实现角度的零误差分度定位控制,转动角度的分度控制采用了闭环自动控制系统。研究分析了圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对装置分度精度的影响,建立了误差修正模型,通过误差补偿,系统在±5°的角度测量范围内分度控制精度达到±0.2″。     

基于激光多普勒测速仪的车载捷联惯导系统行进间快速对准方法研究

在载体线运动状态下,单纯依靠捷联惯组自身的测量是无法实现自主对准的,此时传统的粗对准方法误差大甚至不可用。本文设计了一种基于激光多普勒测速仪的行进间快速对准方法,理论分析表明,通过对传统惯性系对准算法中加入速度及加速度修正项完全可以实现载体存在非周期线运动情况下的快速对准。仿真结果表明,在激光多普勒测速仪测速精度在0.5%、输出速度更新频率在20Hz的情况下,输出对准姿态角在150s以内即可收敛到稳态值,横摇角和俯仰角误差在25″以内,航向角误差在0.03°以内,可以满足一定精度范围内的快速对准需求,也可以为后续的精对准过程提供较为准确的初始姿态。     

基于无线激光通信的转子参数遥测方法研究

为了满足航空发动机转子、直升机旋翼等旋转部件动态参数的高速实时采集需求,提出了一种基于无线激光通信的旋转部件非接触参数遥测方法,并给出了基于该方法的参数遥测系统总体方案.重点研究了光电数据传输通道中发射激光器的信号驱动、光电探测器的信号放大及串行/解串器等关键电路的设计方法.设计了理论最大传输速率达622 Mb/s的无线激光通信收发模块,并测试了收发模块的实际性能.最后,研制了参数遥测试验样机,该样机在旋转状态下的数据传输率达300 Mb/s,满足航空发动机转子的动态参数遥测要求.      

基于DSP的无线图像传输系统

介绍一种基于DSP的嵌入式无线图像压缩及无线传输系统的设计与实现方法.系统采用JPEG国际标准.下位机实现图像采集、压缩以及图像数据无线传输;上位机接收图像数据并完成与PC机的通信.通过DMA在图像采集、压缩及数据传输中的应用,提高了系统的运行效率.     

基于PC/104总线和ADS7805的多路小信号实时监测系统

开发了基于PC/104总线和ADS7805的实时监测系统。该系统主要由信号转换模块、A/D转换模块、CPLD逻辑控制模块EPM7128和PC/104总线组成。它能够在板卡上实现信号的采集监测,并能通过PC/104总线与上位机通信,实现数据的存储、后端处理及显示。参考了实时数据采集处理系统的设计思想,重点阐述了系统原理及硬件、软件的设计。     

基于AVR与AD1674的信号采集模块设计

针对多路模拟信号采集与通信模块研制需求,给出了一种以Atmega8515单片机与AD1674新品为核心的数据采集模块设计方案。该方案实现了多路模拟信号的采集,采用中断方式设计了数据读取功能,并给出了部分数据转换、读取和串口通信的程序。     

多传感器数据融合在光电经纬仪目标分离段跟踪的应用研究

针对光电经纬仪在目标分离段容易跟踪假目标的问题,提出应用多传感器数据融合方法实现目标分离段的假目标识别。在目标分离前,根据实测的目标轨迹数据通过理论弹道修正算法计算出理论弹道的误差修正量;在目标分离时,利用得出的误差修正量修正目标的理论弹道,并采用模糊聚类关联算法判断各传感器目标测量数据与修正后的目标理论弹道的相关性,从而识别出测量数据是否来自假目标。实验结果表明该方法能够有效地区分出真假目标,判别结果作为跟踪系统及目标识别系统决策依据,有效提高了目标分离段跟踪成功概率。     

激光测距经纬仪跟踪运载火箭的部位修正

一、问题的提出一般说,激光测距电影经纬仪可以单站测得目标的位置。但是由于激光波束的跟踪部位是箭体外面的合作目标,而角度跟踪部位是火焰前端(或称箭尾),跟踪大型运载火箭时,两个跟踪部位的最大间距可达几十米。所以在数据处理中,必须将测距和测角的跟踪部位修正到同一点,否则将会影响测量精度。本文提出了三种部位修正方法:①将距离测量量修正到火焰前端;②将角度测量量修正到合作目标处;③最小二乘联合求解斜距的部位修正量。其中第一种方法已付诸实用。     

基于ELM的航空制孔机器人定位精度补偿方法

针对航空制孔机器人绝对定位精度补偿中存在的建模复杂及运算量大的问题,提出了一种基于极限学习机的绝对定位精度补偿方法。该方法通过将机器人视为一个黑箱系统,忽略机器人的几何因素和非几何因素的影响,通过高精度的激光跟踪仪测量获得机器人的末端运动误差,采用极限学习机建立机器人误差预测模型。由机器人误差预测模型获得机器人在期望位置的位置偏差,通过修正机器人位置坐标来实现机器人的绝对定位精度补偿。最后该方法在航空制孔机器人上进行了试验,试验结果显示机器人的绝对位置误差的平均值和最大值分别降低了75.69%和78.16%。     

基于模糊PID控制的模型直升机自主返回系统

旨在设计一架具有自主返回模块及增稳模块的模型直升机,该直升机以C805IF020单片机作为机载部分控制器,运用无线收发模块实现与地面站的通信.本文介绍了模型直升机自主返回系统各模块的功能及实现,用系统辨识法分通道建立了直升机模型,详细描述了基于参数寻优的模糊自适应PID控制器的设计方法,运用Simulink进行性能分析...     

遥测跟踪系统增加电视使空间位置数据的精度达到雷达质量

通常不要求传统的遥测跟踪天线提供精确的空间位置数据。需要这类数据时,则使用昂贵的雷达或光学设备。目前这样一种飞行试验日益增多,即在没有雷达或光学设备的地区试验,在接收遥测数据的同时还需要精密的空间数据。为了满足这种要求,EMP公司利用现成技术改进了遥测跟踪天线角度输出数据的精度,使其达到精密雷达的水平。瞄准电视摄象机和电视跟踪误差探测器,配合EMP的ACU-6型微处理机天线控制装置,即可自动测量和存贮遥测跟踪系统固有的所有系统偏倚误差。所得到的误差模型用来实时修正各项误差参数。电视跟踪实时提供动态跟踪误差修正量。利用瞄准电视和恒星目标作校准,将动态角度数据误差减小到小于10角秒(均方根值~#)的设计指标看来是完全可能的。     

基于零点配置的BTT导弹逆控制研究

为实现BTT导弹准确快速跟踪指令的要求,采用能够提供品质良好的微分信号,并具有较强滤波能力的跟踪微分器设计了导弹控制器。该方法将跟踪微分器用于零点配置,构造了BTT导弹的逆系统,并与原系统串联构成伪线性系统,进而采用线性控制方法设计外环控制器,实现三通道的渐进无误差跟踪。仿真结果表明,所设计的控制器能很好地跟踪指令信号,且具有较强的鲁棒性。     

智能眼镜辅助的激光跟踪仪移动测量系统

针对大尺寸精密测量领域所使用的激光跟踪仪在工业现场测量过程中测量信息传递不畅、需要多人协同等问题,考虑智能眼镜等可穿戴设备的独特优势,提出了一种使用智能眼镜移动控制激光跟踪仪进行测量操作的方法,并设计和实现了一个基于智能眼镜的激光跟踪仪移动测量系统。首先,建立一个多客户端/服务器结构。其中,智能眼镜移动端与激光跟踪仪控制系统均与计算机服务端相连接,三者通过局域网与TCP/IP协议实现互联互通。其次,开发了良好的网络通信功能模块,通过使用多线程技术实现了智能眼镜移动端、计算机服务端与激光跟踪仪控制系统的信息传递,通过将测量过程转换为独立的测量任务的方式,使本系统能够快速地完成测量。最后,通过对测量过程的语义定义,开发语音识别控制模块,降低了智能眼镜应用的操作难度,在大尺寸测量过程中解放双手,提高了激光跟踪仪测量的智能化水平。     

激光推进中继折转系统的控制分系统性能仿真

为了在激光推进系统中实现对主激光的精确控制,设计了中继折转系统。中继折转系统以光学方法捕获信标光后实时解算出信标光和主激光方向并驱动中继折转镜调整姿态,实现自主闭环跟踪。控制分系统采用基于PC104总线架构方式,由电流环、速度环和位置环构成三环调节系统。对整个控制系统进行了计算机仿真,设计位置回路的跟踪带宽为2 Hz,速度回路的带宽为5 Hz,系统的跟踪精度小于0.4°。仿真结果表明,中继折转系统达到了设计要求的控制精度,能满足整个激光推进系统的使用要求。     

伪距解除相关法在GPS/SINS紧组合系统中的应用研究

介绍了伪距解除相关法的原理 ,设计了一种加权平均跟踪误差估计器 ,用以估计 GPS接收机码环跟踪误差。研究结果表明 ,与未对伪距测量值进行修正时相比 ,应用伪距解除相关技术可以减小组合系统的导航误差 ,提高系统的导航精度     

一种鲁棒GNSS矢量跟踪环

复杂环境下导航接收机的连续可用性一直是卫星导航领域的研究重点。针对矢量跟踪环动态适应性不够和误差在通道间传播的问题,提出一种鲁棒全球导航卫星系统(GNSS)矢量跟踪环。基于各通道的伪距、伪距率和伪距加速度状态量构建扩展卡尔曼滤波器(EKF),通过灵活设置过程噪声方差阵,实现跟踪通道的耦合与解耦;采用基于极大似然估计器(MLE)的鉴别器生成码延迟和载波频率偏差观测量;利用滤波值修正并预测伪距率来控制本地数控振荡器(NCO),实现环路的闭合。仿真结果表明,本文设计的矢量跟踪环在保证环路相互辅助的基础上,避免了衰减通道误差在通道间的传播,可以对被遮挡信号保持稳定跟踪,鲁棒性优于传统矢量延迟频率锁定环。     

敏捷卫星的联合执行机构控制策略

 针对对地观测敏捷卫星大角度快速机动、高控制精度的任务需求,提出了联合推力器与飞轮作为执行机构的控制策略。该控制策略综合利用2种执行机构的优点:推力器以前馈的形式提供机动过程中所需的主要力矩以实现航天器大角度的快速机动,而飞轮以反馈的形式提供精准的控制力矩以提高机动过程中的姿态控制精度。为补偿由于初始状态偏差和推力器输出力矩不准确所带来的控制误差,采用变结构控制设计了2种姿态跟踪控制器,使航天器能够渐进地跟踪上参考轨迹。并对姿态机动控制过程中,飞轮力矩及转速可能出现的饱和问题作了相应的修正。仿真结果表明了所提控制策略及所设计控制算法的可行性和有效性。     

陀螺稳定平台视轴稳定系统自适应模糊PID控制

 在运动载体上的光电跟踪系统中，需要采用建立在陀螺稳定平台上的视轴稳定控制。分析了平台结构和惯性稳定隔离原理。针对系统机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性不确定因素的影响，设计了复合自适应模糊PID控制器。引入自适应调整因子进行控制规则和参数的在线修正，采用复合控制克服模糊控制固有的盲区，实现无差调节。在光电跟踪转台上的实验结果显示该方法能够有效地隔离载体扰动，减小扰动造成的误差，保证视轴对目标的准确瞄准，具有快速的动态响应和较强的抗干扰性。     

激光跟踪仪在某型飞机制造中的应用研究

阐述了激光跟踪仪组成、测量原理及误差补偿方法。利用激光跟踪仪分别在某型飞机后机身总装、大部件对接和质量检测工位构建了空间测量系统。实现了部件装配平台运动闭环控制,完成了飞机大部件预总装动态调姿引导,对飞机部件装配质量进行了定量监控,大幅度提高了飞机装配效率和质量。