本文關(guān)鍵詞：船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)中姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：本文以船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)項(xiàng)目為研究背景,展開(kāi)以微慣性姿態(tài)測(cè)量單元和編碼器單元為姿態(tài)測(cè)量核心的船載衛(wèi)星天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的研制工作。為提高M(jìn)EMS傾角儀和陀螺儀的精度,本文對(duì)MEMS傾角儀信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和軟件算法處理,對(duì)MEMS陀螺儀進(jìn)行硬件差分處理和軟件算法處理。提出MEMS頃角儀、陀螺儀的零位標(biāo)定方法[42]；研究了電磁羅盤(pán)查表標(biāo)定方法；研制了船載衛(wèi)星天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證、試驗(yàn)和測(cè)試。本論文主要研究以下幾方面：(1)結(jié)合目前船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)的發(fā)展情況,根據(jù)船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)對(duì)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)精度的要求,對(duì)比不同類型天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性、體積、成本及復(fù)雜程度,提出采用MEMS陀螺儀、MEMS加速度計(jì)與電子羅盤(pán)、編碼器組合構(gòu)成船載衛(wèi)星天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案。(2)微慣性姿態(tài)檢測(cè)單元對(duì)同一系列不同型號(hào)的傾角傳感器設(shè)計(jì)出單軸硬件差分電路和雙軸軟件差分電路,并進(jìn)行大量對(duì)比測(cè)試,最終選擇載體姿態(tài)檢測(cè)使用傾角儀雙軸軟件差分電路,天線姿態(tài)檢測(cè)使用傾角儀單軸硬件差分電路。(3)船體移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生線加速度,MEMS加速度計(jì)受到線加速度干擾,導(dǎo)致測(cè)試傾角與實(shí)際傾斜角度不相符,同時(shí)在靜態(tài)時(shí)陀螺儀零點(diǎn)漂移和溫度漂移極易對(duì)陀螺信號(hào)造成干擾,故采用卡爾曼濾波算法將傾角儀信號(hào)和陀螺儀信號(hào)進(jìn)行信息融合,時(shí)時(shí)修正傾角信息。(4)對(duì)MEMS陀螺信號(hào)進(jìn)行了誤差分析,提出IIR濾波和遞推最小二乘擬合兩種信號(hào)處理方法。并利用系統(tǒng)實(shí)測(cè)MEMS陀螺數(shù)據(jù)進(jìn)行算法驗(yàn)證,最終選定遞推最小二乘法擬合算法。(5)對(duì)磁編碼器進(jìn)行測(cè)試并分析,采用高精度轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)磁編碼器信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償,提高磁編碼器精度。(6)本文分析雙軸磁強(qiáng)計(jì)結(jié)構(gòu)的平面電子羅盤(pán)誤差產(chǎn)生原因,并在實(shí)際使用中進(jìn)行大量測(cè)試,為提高電磁羅盤(pán)測(cè)量準(zhǔn)確度,提出羅差補(bǔ)償算法,并借助高精度、高穩(wěn)定性的磁編碼器對(duì)電子羅盤(pán)進(jìn)行標(biāo)定。最后對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試,得出研究成果及系統(tǒng)精度,并對(duì)船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)中姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的不足之處進(jìn)行總結(jié),提出提高系統(tǒng)精度的一些觀點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星天線 伺服系統(tǒng) 姿態(tài)檢測(cè) 陀螺儀 濾波
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U666.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.3 課題研究的目的和意義11-12
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排12-14
• 1.4.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容12
• 1.4.2 論文章節(jié)安排12-14
• 2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)14-24
• 2.1 系統(tǒng)構(gòu)成與基本原理14-16
• 2.1.1 天線系統(tǒng)組成14-15
• 2.1.2 姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)15
• 2.1.3 姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)方案選擇15-16
• 2.2 器件選擇16-23
• 2.2.1 傾角儀選型16-18
• 2.2.2 陀螺儀選型18-19
• 2.2.3 電磁羅盤(pán)選型19-20
• 2.2.4 磁角位置編碼器選型20-22
• 2.2.5 處理器選型22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成與硬件設(shè)計(jì)24-37
• 3.1 天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)組成24
• 3.2 微慣性檢測(cè)模塊組成及硬件設(shè)計(jì)24-34
• 3.2.1 微慣性檢測(cè)模塊組成24-26
• 3.2.2 微慣性姿態(tài)檢測(cè)模塊供電電路26-29
• 3.2.3 微慣性姿態(tài)檢測(cè)處理器電路29-30
• 3.2.4 微慣性姿態(tài)模塊傾角電路30-32
• 3.2.5 微慣性姿態(tài)模塊陀螺電路32-33
• 3.2.6 微慣性姿態(tài)模塊電磁羅盤(pán)電路33-34
• 3.3 編碼器檢測(cè)模塊構(gòu)成及硬件設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.1 編碼器模塊構(gòu)成34
• 3.3.2 編碼器硬件電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 通信接口電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.4.1 CAN通信接口電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.4.2 RS422串行通信接口電路設(shè)計(jì)36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 姿態(tài)信號(hào)誤差分析與處理37-56
• 4.1 傾角傳感器信號(hào)分析與處理37-42
• 4.1.1 MEMS傾角傳感器誤差模型分析37-38
• 4.1.2 傾角傳感器溫度漂移38-39
• 4.1.3 消除溫度對(duì)傾角儀影響39
• 4.1.4 線加速度對(duì)傾角儀的影響39-40
• 4.1.5 用陀螺儀積分消除線加速度干擾40-42
• 4.2 陀螺儀信號(hào)分析42-43
• 4.2.1 MEMS陀螺儀誤差分析42-43
• 4.2.2 陀螺儀溫度漂移測(cè)試43
• 4.3 陀螺儀信號(hào)處理43-49
• 4.3.1 硬件差分處理43-45
• 4.3.2 陀螺信號(hào)IIR濾波處理45-48
• 4.3.3 陀螺信號(hào)IIR濾波實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析48-49
• 4.4 電磁羅盤(pán)信號(hào)分析49-51
• 4.4.1 電子羅盤(pán)誤差分析49-50
• 4.4.2 羅差補(bǔ)償原理50-51
• 4.5 電磁羅盤(pán)信號(hào)處理51-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-69
• 5.1 功能需求56
• 5.2 系統(tǒng)軟件接口56
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-57
• 5.4 功能描述57-68
• 5.4.1 慣性姿態(tài)檢測(cè)模塊57-62
• 5.4.2 慣性姿態(tài)信號(hào)算法模塊62-66
• 5.4.3 編碼器信號(hào)采集處理模塊66-68
• 5.4.4 通信模塊68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 天線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與分析69-84
• 6.1 慣性姿態(tài)檢測(cè)模塊測(cè)試69-75
• 6.1.1 測(cè)試目的69
• 6.1.2 測(cè)試方法69
• 6.1.3 測(cè)試結(jié)果69-75
• 6.2 編碼器測(cè)試75-78
• 6.2.1 測(cè)試目的75-76
• 6.2.2 測(cè)試方法76
• 6.2.3 測(cè)試結(jié)果76-78
• 6.3 系統(tǒng)聯(lián)試78-82
• 6.3.1 系統(tǒng)聯(lián)試目的78
• 6.3.2 系統(tǒng)聯(lián)試方法78-79
• 6.3.3 系統(tǒng)聯(lián)試結(jié)果79-82
• 6.4 本章小結(jié)82-84
• 7 論文總結(jié)84-86
• 參考文獻(xiàn)86-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文88-89
• 致謝89-91

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1003995