机载光电探测跟踪系统总体精度分析方法研究

机载光电探测跟踪系统是一种光、机、电高度综合的复杂系统,光、机、电三种误差相互耦合传递,对系统性能影响的机理比较复杂。本文在分析了影响系统精度的因素和经典的误差合成原理之后,给出了简化了的机载光电探测跟踪系统的精度计算方法。     

多光路光电跟踪系统跟踪精度分析

以提高多光路光电跟踪系统的跟踪精度为目的,通过对常见误差因素的种类和影响程度分析,给出了误差的分类和合成计算方法。在理论分析的基础上,对工程实例的跟踪精度做了定量计算,给出了提高光电跟踪系统跟踪精度的建议和方法。     

结构因素对遥感天线跟踪精度影响分析及对策

在遥感地面站天线设备中,跟踪精度是伺服控制系统的关键技术指标。重点分析影响跟踪精度的机械结构谐振频率、摩擦两个结构因素,给出了影响因素与天线跟踪误差之间的理论关系：天线机械结构谐振频率主要影响伺服动态滞后误差和高仰角跟踪性能;摩擦力矩主要影响跟踪随机误差和伺服低速跟踪平稳性能。给出了改善低速平稳性能的解决措施;提出了一种数字复合控制融合新型结构滤波器(数字凹口滤波器+一阶惯性环节)的动态跟踪控制方法,解决了窄波束天线机械结构谐振频率较低影响伺服跟踪性能的问题。测试结果表明,天线最低平稳运行速度达0.005 (°)/s,速度误差优于10%;天线加速度在0.393 (°)/s²时,方位动态跟踪均方根误差优于0.006 2°。遥感地面站天线设计方法实用有效,为今后同类天线伺服控制系统设计提供了理论依据。     

混沌扩频测控系统码跟踪性能分析

混沌信号的非周期性有助于解决距离测量中的模糊问题,使得它在测控系统中具有巨大应用吸引力。混沌扩频测控系统的码跟踪抖动,除了来源于加性噪声影响之外,还受到数字化混沌序列相关函数旁瓣随机性的影响。根据码跟踪原理与混沌码特性,给出了混沌码相关函数旁瓣随机性影响下码跟踪环路鉴相增益随机性的计算方法,分析了混沌扩频测控系统的码跟踪性能。结果表明,混沌码相关函数随机性的存在,使码鉴相增益产生随机性,它与环路稳态误差的相互作用对跟踪精度产生有限影响。分析结果可以为混沌序列在扩频测控系统中的应用提供支持与参考。     

差模耦合跟踪接收机设计

差模跟踪是不同于多喇叭跟踪的零值自动跟踪体系.本文详细阐述了单通道差模耦合跟踪接收机的工作原理,给出了接收机的组成框图和系统跟踪目标的误差信号曲线,对设计中考虑的几个关键问题作了介绍.实践证明该接收机设计合理,性能可靠.     

红外搜索跟踪系统中跟踪门算法研究

分析了多目标跟踪过程中预测误差的来源、分布及传递关系,计算出目标的测量误差和本机的速度测量误差在坐标转换后的偏差,并根据目标的机动特性建立了相应的机动加速度模型。讨论了如何在保证正确判定概率PCD条件下选取尽可能小的跟踪门体积,给出了跟踪门的设计,并说明了系统扫描方式对跟踪门设计的影响。还建立了目标的状态方程和测量方程,运用标准Kalman滤波,实现了机载IRST系统的多目标跟踪,并对仿真结果进行了分析。     

红外成象制导系统跟踪误差分析

本文着重讨论红外成象制导系统在目标从弥散斑到面源的整个成象跟踪过程中,影响跟踪精度的主要误差源,并对3种主要误差源进行了详细分析,得到了在一定跟踪算法基础上信噪比与跟踪误差的关系,给出了减小误差优化系统的途径和方法,并利用计算机仿真验证了分析结果。     

机动多波束测控系统卫星目标跟踪

目标跟踪是航天测控领域中的一项重要技术.针对机动多波束卫星测控系统,提出一种机动多波束测控系统卫星目标跟踪方法.该方法给出机动平台下卫星目标波束跟踪处理的应用模型和流程.在仿真实验中构建了几种典型的场景,分析了该方法的目标预测误差.最后给出一些应用性结论,具有一定的工程参考意义.     

TE_(21)模自跟踪系统的分析

阐述了双通道 TE2 1 模跟踪系统的工作原理 ,分析了馈线网络性能的变化及两信道幅相不平衡对Δ AZ与Δ EL的交叉耦合的影响 ,给出了交叉耦合时误差信号收敛的迹线图 ,对研制差模跟踪系统具有一定的意义     

数据字长对GPS信号捕获跟踪性能影响分析

数据字长对GPS接收机性能和硬件资源消耗有着重要影响,以循环相关捕获算法为例,利用线性方法建立GPS接收机各部分量化误差模型,讨论算法实现中各模块数据字长对信噪比的影响,给出了误差表达式,确定了系统性能与资源消耗的最优结合点.软件接收机仿真测试结果表明,该方法分析结果正确有效,能够为捕获跟踪电路的FPGA实现提供工程设计参考.     

跟踪误差补偿下星地光通信地面模拟实验分析

为了分析跟瞄误差对星地光通信链路的影响,采用LabVIEW对接收光信号进行了采集,通过理论分析和实验验证,取得了不同动态误差补偿下接收光终端的信号时域特征。结果表明,出射功率为23dBm、跟瞄误差为10μrad情况下,通信系统可以稳定工作;当跟瞄误差为80μrad或伺服系统出现震荡时,通信系统性能急剧下降。     

测站天线目标自动捕获跟踪设计要点

针对如何提高设备的自动化运行能力这一问题,对目前陆地测控设备自动化运行线控制部分的自动化运行流程进行简要分析,提出并分析了自动化运行中目标自动捕获跟踪设计中主瓣识别、跟踪维护以及遮蔽容错维护这些关键问题,针对这些问题提出利用引导天线闭环等行之有效的解决方案,可极大提高自动化运行中目标捕获跟踪的成功率,在实际工程中取得了良好的效果。     

空间光通信中精跟踪控制器的设计

精跟踪伺服系统设计是APT的核心技术,决定了通信链路能否建立以及通信系统的性能.针对空间光通信中压电陶瓷驱动FSM偏转具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特性,提出变论域自适应模糊PID控制方法.引入变论域思想,并通过对输入变量加入伸缩因子的方式来实现变论域的目的,自适应能力和抗干扰能力明显增强.可有效解决稳定性与准确性的矛盾.实验结果表明:模糊PID控制算法增强了伺服系统鲁棒性,并提高了伺服系统实时性;跟踪精度可达到5μrad,对卫星平台振动和大气湍流引起信标光斑抖动有一定的抑制作用,能够满足空间光通信精跟踪精度的要求.     

Robust tracking servo system considering force disturbance for the optical disk recording system

This paper proposes a new robust tracking servo system for the optical disk recording system with feedforward controller based on the prediction of the tracking error. In optical recording systems, the feedback servo system must suppress the influence of force disturbance and parameter variation. To overcome this problem, this paper designs the robust feedback control system by using coprime factorization and disturbance observer. The detecting signal of the optical disk recording system is only a tracking error. Hence, the feedforward controller of the proposed tracking control system is constructed based on both the "zero-phase-error tracking" control theory and the prediction of the tracking error. The experimental results point out that the proposed tracking servo system has a quick and precise tracking response and keeps the residual tracking error below its tolerance.     

基于迭代学习控制的潜望式激光通信终端系统的动态跟踪设计

为提高潜望式激光通信终端伺服系统的动态跟踪性能,针对基于永磁同步电机的二维伺服转台的控制系统进行了设计。通过采取空间矢量控制方法实现电机的解耦控制,建立控制模型并完成了各控制回路的设计。针对动目标跟踪设计了迭代学习控制方法以提高通信终端的动态跟踪性能,并对控制系统的速度阶跃响应进行测试,分析通信终端系统的低速平稳性。最后,搭建了4.62 km激光通信的动态跟踪实验,利用六自由度转台模拟平台抖动,为动态跟踪验证实验创造外部平台扰动条件。实验结果表明:通信终端系统速度阶跃响应的稳态误差为±0.02 (°)/s,表明伺服系统速度回路具有较快的动态响应特性和较高的稳态精度,在最大加速度为0.219 (°)/s2的正弦波扰动条件,二维伺服转台的动态粗跟踪精度可以达到62 μrad,粗精复合跟踪精度优于2 μrad,验证了通信终端伺服系统的有效性及其动态跟踪性能,为进一步提高终端系统的跟踪精度奠定基础。     

复合轴精跟踪系统伺服带宽的优化设计

复合轴精跟踪系统决定了空间光通信APT系统最终的控制精度,需要很高的伺服带宽、伺服刚度和控制精度。针对该要求,根据精跟踪系统的性能指标和各频段的作用建立对应的期望传输特性和精跟踪系统的频率特性测试系统,对输出数据进行多项式预测滤波,采用递推最小二乘法辨识被控对象传递函数的各个参数,最终得到补偿校正函数,为精跟踪系统带宽的全频段优化设计探索出一种简便有效的设计方法。实验分析表明:精跟踪伺服带宽达到300 Hz以上,系统稳定且响应快速,测试跟踪误差约为±2μrad,各项性能指标均满足精跟踪系统的应用需求。     

空间激光通信中复合跟踪技术研究

空间激光通信前提是信标光束的精确对准,因此复合轴的跟踪技术是关键,粗精复合的耦合性问题成为研究重点。设计了一套基于单探测器复合轴的跟踪系统,对其原理及关键技术进行阐述,采用粗跟踪配合补偿精跟踪偏转量的方法,解决了耦合性问题,并完成伺服控制系统设计。搭建实验系统对跟踪性能及指标进行验证,实验结果表明,在±0.25°@0.1Hz扰动下系统跟踪误差控制在1个像素之内,跟踪误差均方根为0.13,结合实际条件知,系统像元角分辨率22μrad,故系统整体跟踪精度优于3μrad,可实现对信标光的精确跟踪,满足空间激光通信的应用需求。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统( SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88~115.76)。/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

光电跟踪转台伺服控制策略研究

针对高性能光电跟踪转台负载重、摩擦大、跟踪精度要求高等特点,提出了基于复合控制的伺服控制策略,速度环路设计了带有扰动观测器的线性二次最优反馈控制器,并在前向通道增加了零相位误差跟踪控制器(ZPETC),提高速度环的跟踪性能,位置环采用非线性PID反馈控制方式降低超调,提高稳态精度;将低速率的位置给定信息分别进行插值细分和滤波,通过高增益微分器和卡尔曼预测滤波,对转台速度和加速度进行预测和估计,进行前馈实现复合控制,实践证明,这种策略可以有效提高大加速度下的跟踪精度。