現(xiàn)代戰(zhàn)中,通信的隱蔽性決定了作戰(zhàn)平臺(tái)的生命周期。為了提高海洋環(huán)境下水下作戰(zhàn)平臺(tái)的掩蔽性,作戰(zhàn)平臺(tái)通過(guò)在水下釋放拖曳浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星間的通信已逐漸成為海洋作戰(zhàn)的主要通信手段。然而,受海洋氣候的影響,浮標(biāo)具有不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,其晃動(dòng)將造成數(shù)據(jù)傳輸中斷,極大限制了浮標(biāo)與衛(wèi)星間的通信效率。經(jīng)典的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的專(zhuān)用控制平臺(tái)主要針對(duì)陸地移動(dòng)站,并不適用于海面浮標(biāo)與衛(wèi)星通信場(chǎng)景,故難以滿足浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研究需求。為此,論文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的自穩(wěn)定控制平臺(tái),提高浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定精度,解決海洋氣象環(huán)境擾動(dòng)下拖曳式浮標(biāo)穩(wěn)定通信問(wèn)題,為水下作戰(zhàn)平臺(tái)提供新型隱蔽通信手段。浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)自穩(wěn)定控制平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容為:1、設(shè)計(jì)增穩(wěn)云臺(tái)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)海浪橫向擾動(dòng)下浮標(biāo)內(nèi)浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定控制。該系統(tǒng)選用二自由度云臺(tái),利用PID控制算法實(shí)現(xiàn)云臺(tái)增穩(wěn)控制,通過(guò)引入卡爾曼濾波算法對(duì)浮標(biāo)下一時(shí)刻姿態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè),解決PID控制算法響應(yīng)滯后問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,二自由度云臺(tái)姿態(tài)角穩(wěn)定精度控制在3°以?xún)?nèi),滿足浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)載荷的姿態(tài)穩(wěn)定條件。2、建立波浪模型,提高浮標(biāo)增穩(wěn)云臺(tái)控制精度。利... 

【文章來(lái)源】：海南大學(xué)海南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

RTOF標(biāo)體Fig.1RTOFStandardbody

等之間的通信鏈路。圓筒型的浮標(biāo)結(jié)構(gòu)使得水下作戰(zhàn)平臺(tái)在拖曳過(guò)程中遭受較小的阻力。利用符合構(gòu)件的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其重量減輕，能夠保證在工作期間，凈浮力就能將自帶的天線升高到水平面以上，以達(dá)到衛(wèi)星通信的目的。通過(guò)在底部掛載大質(zhì)量物體，降低浮標(biāo)中心，使之在水面工作時(shí)具備一定的自增穩(wěn)能力，雖然達(dá)到一定的減搖效果，但面對(duì)復(fù)雜海洋環(huán)境的影響，升降浮心無(wú)法從根本上解決海浪干擾下的標(biāo)體晃動(dòng)。就其結(jié)構(gòu)與升降浮心方式，對(duì)拖曳式浮標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。2004年初，完成實(shí)驗(yàn)的卡里斯托爾浮標(biāo)問(wèn)世，如下圖：圖2卡利斯托爾Fig.2Calistor當(dāng)水下作戰(zhàn)平臺(tái)需要建立通信渠道時(shí)，通過(guò)絞車(chē)將卡里斯托爾浮于水面，利用UHF天線進(jìn)行衛(wèi)星通信。扁平狀的設(shè)計(jì)從流體力學(xué)上完美解決圓柱型浮標(biāo)被拖拽時(shí)產(chǎn)生的下沉特性，降低浮標(biāo)拖拽過(guò)程中對(duì)水的擾動(dòng)，提高衛(wèi)星天線性能，構(gòu)建更加穩(wěn)定的衛(wèi)星通信鏈路�？ɡ锼雇袪柵cRTOF浮標(biāo)基于不同的物理結(jié)構(gòu)，提升水下作戰(zhàn)平臺(tái)拖拽過(guò)程中浮標(biāo)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)基于不同手段的通信鏈路構(gòu)建，達(dá)到水下作戰(zhàn)平臺(tái)與水面上方通信的目的。隨著科技的發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)成為水下作戰(zhàn)平臺(tái)的主要通信方式，需要通過(guò)衛(wèi)星通信完成大量的數(shù)據(jù)傳輸，僅通過(guò)物理結(jié)構(gòu)完成浮標(biāo)穩(wěn)定通信已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代水下作戰(zhàn)平臺(tái)對(duì)于通信鏈路的穩(wěn)定性要求�，F(xiàn)代浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要通過(guò)浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與劃北在軌衛(wèi)星進(jìn)行對(duì)接，完成帶寬更大的通信鏈路構(gòu)建，進(jìn)行龐大的數(shù)據(jù)傳輸。需要基于具有一定穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)浮標(biāo)與增穩(wěn)設(shè)備共同工作，提高浮標(biāo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)穩(wěn)定通信能力。1.3增穩(wěn)控制算法發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外通過(guò)云臺(tái)實(shí)現(xiàn)電子通信設(shè)備等載荷的目標(biāo)跟蹤功能的研究很多，并且一直運(yùn)用在各行各業(yè)的發(fā)展中，其基本工作原理是通過(guò)觀測(cè)物體反饋信息調(diào)

海南大學(xué)碩士學(xué)位論文52浮標(biāo)設(shè)計(jì)與增穩(wěn)控制系統(tǒng)總體方案本章主要介紹了如何設(shè)計(jì)符合載荷（衛(wèi)星通信設(shè)備）物理特征以及功能需求的浮標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信設(shè)備最基本的載體需求。在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)合理的浮標(biāo)結(jié)構(gòu)，降低海洋氣候干擾對(duì)增穩(wěn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，提高控制系統(tǒng)精度，而后分別從軟件與硬件方面闡述了浮標(biāo)通信增穩(wěn)平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)思路。2.1衛(wèi)星通信浮標(biāo)設(shè)計(jì)2.1.1浮標(biāo)設(shè)計(jì)需求分析衛(wèi)星通信浮標(biāo)主浮體在根據(jù)載荷物理特征（尺寸、重量等）、載荷工作特性、外圍輔助設(shè)備和配重等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上還需要采用能夠降低浮標(biāo)受波浪激勵(lì)而發(fā)生的橫向搖擺和自旋轉(zhuǎn)問(wèn)題的影響(Kokorinaetal，2019)。如下圖：圖3浮標(biāo)橫向搖擺運(yùn)動(dòng)Fig.3Buoylateralswingmotion浮標(biāo)搭載的衛(wèi)星通信設(shè)備的物理特征，如下：表1衛(wèi)星通信設(shè)備參數(shù)表Table.1Satellitecommunicationequipmentparametertable指標(biāo)參數(shù)重量10Kg尺寸φ250mm*300mm通信有線電纜配置（速率1kbps）接口類(lèi)型12針插件接口尺寸12.7mm有效口徑φ450mm根據(jù)表中衛(wèi)星通信設(shè)備參數(shù)，提出衛(wèi)星通信系統(tǒng)浮標(biāo)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的尺寸，對(duì)浮標(biāo)主殼體進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求在滿足衛(wèi)通系統(tǒng)對(duì)浮標(biāo)內(nèi)部空間包絡(luò)要求的同時(shí)，浮標(biāo)在拖曳情況下具有良好的穩(wěn)定性和很小

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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