【摘要】：本文以衛(wèi)星自動跟蹤伺服系統(tǒng)的研發(fā)為背景,深入研究了衛(wèi)星信號初始對準、穩(wěn)定跟蹤等相關技術。在對系統(tǒng)總體方案分析研究的基礎上,詳細論述了系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)過程,并對系統(tǒng)的性能進行了測試與分析。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,通過分析研究常見的穩(wěn)定跟蹤技術,結合實際需求,確定了慣導前饋補償和程序跟蹤+圓錐掃描相結合的穩(wěn)定跟蹤策略,并在此基礎上詳細闡述了系統(tǒng)初始對準和穩(wěn)定跟蹤的工作過程。根據(jù)系統(tǒng)的接口配置和功能需求,確定了系統(tǒng)的硬件總體設計方案。系統(tǒng)硬件架構主要由運動控制單元、驅動單元以及轉臺機構三部分組成,基于各組成部分的實際需求完成了主要元部件的選型。同時,完成了電路板的設計與開發(fā)。然后,分析研究了圓錐掃描跟蹤技術的工作原理,詳細論證了圓錐掃描的工程實現(xiàn)方法,并進行了MATLAB仿真驗證。同時,針對傳統(tǒng)圓錐掃描跟蹤技術設計了前饋補償、均值濾波等性能改進方案。依據(jù)模塊化程序設計思想,確定了控制系統(tǒng)的軟件構架。在對步進電機開、閉環(huán)控制方式分析探討的基礎上,選取改進的閉環(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、初始對準以及穩(wěn)定跟蹤模塊的軟件開發(fā)。最后,搭建了衛(wèi)星自動跟蹤伺服系統(tǒng),并對系統(tǒng)性能進行了分步調試,包括主控單元與傳感器通信功能測試、轉臺機械特性測試以及電波開環(huán)、閉環(huán)條件下的穩(wěn)定跟蹤性能測試。通過對實驗結果的分析,初步驗證了系統(tǒng)所采用跟蹤策略的可行性。
【圖文】：

單脈沖和差信號示意圖

對比較廣泛。其缺陷在于饋源永遠偏離目標衛(wèi)星一定角度，會致使天線的增益有所下降，而且如果采用機械旋轉方式，很難避免振動現(xiàn)象的發(fā)生，固有誤差也會隨之增加。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)，結合系統(tǒng)機械結構以及低成本、小型化的設計初衷，本文所述系統(tǒng)穩(wěn)定方案采用慣導前饋補償穩(wěn)定方案，跟蹤方案采用程序跟蹤+圓錐掃描相結合的方案。首先，系統(tǒng)利用程序跟蹤和圓錐掃描實現(xiàn)初對準。初對準又分為粗跟蹤與精跟蹤，，其中程序跟蹤實現(xiàn)粗對準，圓錐掃描實現(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系下的指向角，結合所要對準衛(wèi)星的經(jīng)緯度計算出初始指向角度。精跟蹤主要根據(jù)圓錐掃描過程中對接收到的信標信號的處理結果，對粗對準結果進行修正完成精對準。然后，系統(tǒng)利用慣導前饋補償隔離載體擾動實現(xiàn)平臺穩(wěn)定，利用程序跟蹤+圓錐掃描相結合的策略實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤。完成初對準后
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN927.2

【參考文獻】

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本文編號：2698368