【摘要】：運(yùn)動(dòng)載體光電跟蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在監(jiān)控搜索、靶場(chǎng)測(cè)量、激光通信中,它的基本原理是依靠CCD傳感器測(cè)量的脫靶量信息使目標(biāo)盡可能的保證在視軸中心,但由于外界干擾、載體振動(dòng)的影響,載體的穩(wěn)定能力是不夠的,需要額外的慣性傳感器輔助穩(wěn)定,其測(cè)量信號(hào)是包含了目標(biāo)跟蹤信號(hào)、載體擾動(dòng)信號(hào)、測(cè)量噪聲的混合信號(hào),通過(guò)跟蹤系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)閉環(huán)抑制能力來(lái)隔離擾動(dòng)。但是當(dāng)載體擾動(dòng)劇烈時(shí),仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)視軸的高精度穩(wěn)定。為了在源頭上克服擾動(dòng)的影響,本文將借助信號(hào)處理的方式,把混合測(cè)量信號(hào)的各組成信號(hào)單獨(dú)分離出來(lái),然后結(jié)合控制的方式分別對(duì)載體擾動(dòng)信號(hào)和噪聲進(jìn)行單獨(dú)控制,進(jìn)而消除擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響,提高運(yùn)動(dòng)載體光電跟蹤系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制精度。目前對(duì)混合慣性測(cè)量信號(hào)的處理方法主要集中在信號(hào)消噪方面,一般方法是通過(guò)信號(hào)濾波提取有用信號(hào)。但該方法無(wú)法對(duì)混合慣性測(cè)量信號(hào)中的各組成信號(hào)進(jìn)行同時(shí)分離,且該方法需要依賴(lài)信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)建立模型和設(shè)置參數(shù),自適應(yīng)性差。盲源分離算法則可以在組成信號(hào)的模型未知,組成信號(hào)的傳輸通道參數(shù)也未知的情況下,只通過(guò)混合的慣性測(cè)量信號(hào)同時(shí)恢復(fù)出信號(hào)中的各組成信號(hào),更適合用于處理系統(tǒng)中先驗(yàn)知識(shí)未知的復(fù)雜慣性測(cè)量信號(hào)。于是,本文采用盲源分離方法,對(duì)混合信號(hào)中的目標(biāo)跟蹤信號(hào)、載體擾動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行同時(shí)、單獨(dú)的分離。針對(duì)光電跟蹤系統(tǒng)中慣性測(cè)量信號(hào)數(shù)目不足,不滿(mǎn)足盲源分離假設(shè)條件的問(wèn)題,本文基于過(guò)采樣和局部均值分解,提出了兩種通道重構(gòu)盲分離方法,通過(guò)多通道重構(gòu)的方式將單路的慣性測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路信號(hào),再進(jìn)行盲源分離處理,恢復(fù)出信號(hào)中的多路組成信號(hào)。通過(guò)不含噪聲的實(shí)測(cè)慣性測(cè)量信號(hào)分別對(duì)這兩種方法進(jìn)行仿真,結(jié)果表明,兩種方法都能實(shí)現(xiàn)混合信號(hào)中目標(biāo)跟蹤信號(hào)和載體擾動(dòng)信號(hào)的分離。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)通道重構(gòu)盲分離方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證,在平臺(tái)中分別添加目標(biāo)跟蹤信號(hào)和載體擾動(dòng)信號(hào),采用基于過(guò)采樣的慣性測(cè)量信號(hào)盲分離方法,對(duì)平臺(tái)輸出的混合FOG信號(hào)進(jìn)行分離,得到的2個(gè)分離信號(hào)與2個(gè)添加信號(hào)的相關(guān)系數(shù)為0.9327、0.9976,且分離信號(hào)間頻譜混疊程度低,分離結(jié)果準(zhǔn)確,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與小波濾波方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明通道重構(gòu)盲分離方法相對(duì)于小波濾波方法具有更好的分離效果。當(dāng)系統(tǒng)使用的慣性傳感器精度不高時(shí),慣性測(cè)量信號(hào)由3路信號(hào)混合組成:目標(biāo)跟蹤信號(hào)、載體擾動(dòng)信號(hào)、噪聲信號(hào)。針對(duì)目前沒(méi)有成熟的算法對(duì)混合慣性測(cè)量信號(hào)中多路組成信號(hào)進(jìn)行同時(shí)分離的問(wèn)題,提出一種多源慣性測(cè)量信號(hào)精細(xì)盲分離方法,對(duì)慣性測(cè)量信號(hào)中的3路組成信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)分離。本文通過(guò)合成信號(hào)仿真驗(yàn)證了該方法的有效性,并將該方法的合成信號(hào)仿真結(jié)果與EEMD_ICA方法、小波濾波方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,本方法得到的組成信號(hào)與分離信號(hào)間相關(guān)系數(shù)為0.8712、0.9716、0.9994,EEMD_ICA方法得到的結(jié)果為0.7987、0.9379、0.9474,小波濾波方法為0.8133、0.5829、0.7697,本方法得到的相關(guān)系數(shù)更高,分離結(jié)果更好,另外,本文通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)仿真和平臺(tái)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法的可實(shí)現(xiàn)性。
【圖文】：

是用在飛機(jī)、輪船的定位導(dǎo)航，以及光電跟蹤系統(tǒng)（如圖 1.1 所示）的當(dāng)中[1]。需要指出的是，由于外界干擾、傳感器噪聲漂移、載體振動(dòng)的影測(cè)量系統(tǒng)給出的測(cè)量信號(hào)并不是目標(biāo)單純的運(yùn)動(dòng)信息，而是一個(gè)包含了、噪聲的混合信號(hào)[2]，在精度需求不高的情況下，可以忽略，但是當(dāng)在蹤這種精確指向的應(yīng)用當(dāng)中，如何在包含了各種擾動(dòng)的混合信號(hào)中分離有用信號(hào)進(jìn)行精確處理，是一個(gè)非常值得研究的課題。本文研究的是運(yùn)電跟蹤系統(tǒng)的慣性信號(hào)處理問(wèn)題，跟蹤機(jī)架跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，不僅包含了動(dòng)信息，，還會(huì)受到來(lái)自基座的擾動(dòng)以及外界噪聲的影響。傳統(tǒng)的擾動(dòng)抑通過(guò)跟蹤系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的閉環(huán)抑制能力來(lái)隔離擾動(dòng)，但是當(dāng)載體干擾劇依靠反饋閉環(huán)的抑制能力是不夠的。為了在源頭上克服擾動(dòng)的影響，考信號(hào)、有用信號(hào)、噪聲信號(hào)的不同特征，本文將借助信號(hào)處理的方法，號(hào)和噪聲單獨(dú)分離出來(lái)，然后分別進(jìn)行處理，理論上可以完全消除擾動(dòng)

飛機(jī)、汽車(chē)、艦船、衛(wèi)星等移動(dòng)平臺(tái)上，慣性測(cè)量技術(shù)被廣泛統(tǒng)中進(jìn)行目標(biāo)跟蹤、航海測(cè)繪和天文觀測(cè)等工作[5]。載體光電跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤機(jī)架上安裝慣性角速度傳感器，用載體相對(duì)于慣性空間的角速度。當(dāng)載體靜止時(shí)，系統(tǒng)中慣性角測(cè)量載體相對(duì)于慣性空間的目標(biāo)跟蹤信號(hào)。當(dāng)載體處于運(yùn)動(dòng)動(dòng)以及外界噪聲的影響，系統(tǒng)中慣性角速度傳感器測(cè)量信號(hào)、載體擾動(dòng)信號(hào)、和測(cè)量噪聲相對(duì)于慣性空間形成的混合信號(hào)聲會(huì)引起跟蹤視軸與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向的偏離。傳統(tǒng)的擾動(dòng)抑制方平臺(tái)（如圖 1.2 所示[6]），通過(guò)跟蹤系統(tǒng)反饋閉環(huán)進(jìn)行擾動(dòng)動(dòng)劇烈時(shí)，傳統(tǒng)的擾動(dòng)抑制方法不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度穩(wěn)定統(tǒng)擾動(dòng)抑制能力，本文通過(guò)信號(hào)處理的方式對(duì)混合慣性測(cè)量信進(jìn)行單獨(dú)分離，然后對(duì)分離出的載體擾動(dòng)信號(hào)和測(cè)量噪聲進(jìn)行擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7

【相似文獻(xiàn)】

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1 董緒榮;慣性測(cè)量數(shù)據(jù)的最優(yōu)實(shí)時(shí)處理方法[J];解放軍測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào);1989年01期

2 孟慶福,黃德嗚;慣性測(cè)量系統(tǒng)誤差分析[J];哈爾濱船舶工程學(xué)院學(xué)報(bào);1989年03期

3 ;慣性測(cè)量技術(shù)[J];能源與節(jié)能;2018年07期

4 鄭巍;尚捷;顧啟泰;;運(yùn)動(dòng)參數(shù)慣性測(cè)量模擬彈設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2006年02期

5 ;慣性測(cè)量?jī)x器[J];全球定位系統(tǒng);2002年01期

6 朱昀p

本文編號(hào)：2705485