【摘要】：本文以衛(wèi)星自動(dòng)跟蹤伺服系統(tǒng)的研發(fā)為背景,深入研究了衛(wèi)星信號(hào)初始對(duì)準(zhǔn)、穩(wěn)定跟蹤等相關(guān)技術(shù)。在對(duì)系統(tǒng)總體方案分析研究的基礎(chǔ)上,詳細(xì)論述了系統(tǒng)軟硬件的開(kāi)發(fā)過(guò)程,并對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試與分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,通過(guò)分析研究常見(jiàn)的穩(wěn)定跟蹤技術(shù),結(jié)合實(shí)際需求,確定了慣導(dǎo)前饋補(bǔ)償和程序跟蹤+圓錐掃描相結(jié)合的穩(wěn)定跟蹤策略,并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)和穩(wěn)定跟蹤的工作過(guò)程。根據(jù)系統(tǒng)的接口配置和功能需求,確定了系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)硬件架構(gòu)主要由運(yùn)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)單元以及轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)三部分組成,基于各組成部分的實(shí)際需求完成了主要元部件的選型。同時(shí),完成了電路板的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。然后,分析研究了圓錐掃描跟蹤技術(shù)的工作原理,詳細(xì)論證了圓錐掃描的工程實(shí)現(xiàn)方法,并進(jìn)行了MATLAB仿真驗(yàn)證。同時(shí),針對(duì)傳統(tǒng)圓錐掃描跟蹤技術(shù)設(shè)計(jì)了前饋補(bǔ)償、均值濾波等性能改進(jìn)方案。依據(jù)模塊化程序設(shè)計(jì)思想,確定了控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)架。在對(duì)步進(jìn)電機(jī)開(kāi)、閉環(huán)控制方式分析探討的基礎(chǔ)上,選取改進(jìn)的閉環(huán)PID算法作為核心控制算法。完成了系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集與解碼、初始對(duì)準(zhǔn)以及穩(wěn)定跟蹤模塊的軟件開(kāi)發(fā)。最后,搭建了衛(wèi)星自動(dòng)跟蹤伺服系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了分步調(diào)試,包括主控單元與傳感器通信功能測(cè)試、轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械特性測(cè)試以及電波開(kāi)環(huán)、閉環(huán)條件下的穩(wěn)定跟蹤性能測(cè)試。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,初步驗(yàn)證了系統(tǒng)所采用跟蹤策略的可行性。
【圖文】：

單脈沖和差信號(hào)示意圖

對(duì)比較廣泛。其缺陷在于饋源永遠(yuǎn)偏離目標(biāo)衛(wèi)星一定角度，會(huì)致使天線的增益有所下降，而且如果采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方式，很難避免振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，固有誤差也會(huì)隨之增加。圖2.3 圓錐掃描示意圖3、系統(tǒng)選用的穩(wěn)定跟蹤方案根據(jù)以上所述章節(jié)，結(jié)合系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及低成本、小型化的設(shè)計(jì)初衷，本文所述系統(tǒng)穩(wěn)定方案采用慣導(dǎo)前饋補(bǔ)償穩(wěn)定方案，跟蹤方案采用程序跟蹤+圓錐掃描相結(jié)合的方案。首先，系統(tǒng)利用程序跟蹤和圓錐掃描實(shí)現(xiàn)初對(duì)準(zhǔn)。初對(duì)準(zhǔn)又分為粗跟蹤與精跟蹤，，其中程序跟蹤實(shí)現(xiàn)粗對(duì)準(zhǔn)，圓錐掃描實(shí)現(xiàn)精跟蹤。程序跟蹤主要根據(jù)雙 GPS 反饋信息解算出載體所在地理位置經(jīng)緯度與天線在地理坐標(biāo)系下的指向角，結(jié)合所要對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的經(jīng)緯度計(jì)算出初始指向角度。精跟蹤主要根據(jù)圓錐掃描過(guò)程中對(duì)接收到的信標(biāo)信號(hào)的處理結(jié)果，對(duì)粗對(duì)準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行修正完成精對(duì)準(zhǔn)。然后，系統(tǒng)利用慣導(dǎo)前饋補(bǔ)償隔離載體擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)穩(wěn)定，利用程序跟蹤+圓錐掃描相結(jié)合的策略實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤。完成初對(duì)準(zhǔn)后
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN927.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳汝軍;;動(dòng)中通衛(wèi)星天線圓錐掃描算法研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2015年12期

2 易克初;李怡;孫晨華;南春國(guó);;衛(wèi)星通信的近期發(fā)展與前景展望[J];通信學(xué)報(bào);2015年06期

3 李敬一;王會(huì)彬;;基于PID算法的步進(jìn)電機(jī)位置控制[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2015年07期

4 趙來(lái)定;;一種車(chē)載衛(wèi)星通信跟蹤技術(shù)[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

5 牛傳峰;杜彪;韓國(guó)棟;張文靜;路志勇;劉昕;張瑞東;;低輪廓?jiǎng)又型ㄌ炀�[J];中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2013年02期

6 高健;;圓錐掃描跟蹤接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2013年03期

7 田敬波;;低剖面動(dòng)中通天線發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];電信技術(shù);2012年08期

8 趙來(lái)定;李銳;謝繼東;;一種圓錐掃描跟蹤技術(shù)[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

9 潘健;劉夢(mèng)薇;;步進(jìn)電機(jī)控制策略研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年15期

10 金_g;李熒興;楊冬梅;李玉;;基于圓錐掃描的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度閉環(huán)控制方法[J];火力與指揮控制;2009年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 田競(jìng);慣性穩(wěn)定平臺(tái)中的多傳感器控制技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

2 夏運(yùn)霞;運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中慣性穩(wěn)定控制技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2013年

3 姜君;用于移動(dòng)載體衛(wèi)星通信的動(dòng)中通系統(tǒng)若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];南京理工大學(xué);2012年

4 鄭貴省;GPS/DR車(chē)載組合定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合算法研究[D];天津大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 李雷雷;光電穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與陀螺安裝誤差測(cè)量補(bǔ)償[D];西安電子科技大學(xué);2015年

2 袁略略;GPS測(cè)姿儀輔助“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信地球站跟蹤系統(tǒng)硬件研究與設(shè)計(jì)[D];南京郵電大學(xué);2015年

3 李擬;機(jī)載衛(wèi)星通信地球站總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京郵電大學(xué);2013年

4 陳翔;衛(wèi)星接收天線運(yùn)行控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2010年

5 馬常舉;移動(dòng)衛(wèi)星電視接收伺服系統(tǒng)的研制[D];西安電子科技大學(xué);2008年

6 夏魯瑞;移動(dòng)載體穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2698368