現(xiàn)代戰(zhàn)中,通信的隱蔽性決定了作戰(zhàn)平臺的生命周期。為了提高海洋環(huán)境下水下作戰(zhàn)平臺的掩蔽性,作戰(zhàn)平臺通過在水下釋放拖曳浮標實現(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,浮標具有不規(guī)則的運動現(xiàn)象,其晃動將造成數(shù)據(jù)傳輸中斷,極大限制了浮標與衛(wèi)星間的通信效率。經(jīng)典的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的專用控制平臺主要針對陸地移動站,并不適用于海面浮標與衛(wèi)星通信場景,故難以滿足浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研究需求。為此,論文設(shè)計開發(fā)一套浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)的自穩(wěn)定控制平臺,提高浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定精度,解決海洋氣象環(huán)境擾動下拖曳式浮標穩(wěn)定通信問題,為水下作戰(zhàn)平臺提供新型隱蔽通信手段。浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)自穩(wěn)定控制平臺設(shè)計開發(fā)的主要內(nèi)容為:1、設(shè)計增穩(wěn)云臺控制系統(tǒng),實現(xiàn)海浪橫向擾動下浮標內(nèi)浮標衛(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,利用PID控制算法實現(xiàn)云臺增穩(wěn)控制,通過引入卡爾曼濾波算法對浮標下一時刻姿態(tài)進行預(yù)測,解決PID控制算法響應(yīng)滯后問題。通過實驗測試,二自由度云臺姿態(tài)角穩(wěn)定精度控制在3°以內(nèi),滿足浮標衛(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,提高浮標增穩(wěn)云臺控制精度。利... 

【文章來源】：海南大學(xué)海南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

RTOF標體Fig.1RTOFStandardbody

等之間的通信鏈路。圓筒型的浮標結(jié)構(gòu)使得水下作戰(zhàn)平臺在拖曳過程中遭受較小的阻力。利用符合構(gòu)件的機械結(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，以達到衛(wèi)星通信的目的。通過在底部掛載大質(zhì)量物體，降低浮標中心，使之在水面工作時具備一定的自增穩(wěn)能力，雖然達到一定的減搖效果，但面對復(fù)雜海洋環(huán)境的影響，升降浮心無法從根本上解決海浪干擾下的標體晃動。就其結(jié)構(gòu)與升降浮心方式，對拖曳式浮標結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的參考價值。2004年初，完成實驗的卡里斯托爾浮標問世，如下圖：圖2卡利斯托爾Fig.2Calistor當水下作戰(zhàn)平臺需要建立通信渠道時，通過絞車將卡里斯托爾浮于水面，利用UHF天線進行衛(wèi)星通信。扁平狀的設(shè)計從流體力學(xué)上完美解決圓柱型浮標被拖拽時產(chǎn)生的下沉特性，降低浮標拖拽過程中對水的擾動，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浮標基于不同的物理結(jié)構(gòu)，提升水下作戰(zhàn)平臺拖拽過程中浮標的穩(wěn)定性，實現(xiàn)基于不同手段的通信鏈路構(gòu)建，達到水下作戰(zhàn)平臺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)平臺的主要通信方式，需要通過衛(wèi)星通信完成大量的數(shù)據(jù)傳輸，僅通過物理結(jié)構(gòu)完成浮標穩(wěn)定通信已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代水下作戰(zhàn)平臺對于通信鏈路的穩(wěn)定性要求。現(xiàn)代浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要通過浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)與劃北在軌衛(wèi)星進行對接，完成帶寬更大的通信鏈路構(gòu)建，進行龐大的數(shù)據(jù)傳輸。需要基于具有一定穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)浮標與增穩(wěn)設(shè)備共同工作，提高浮標衛(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)狀目前國內(nèi)外通過云臺實現(xiàn)電子通信設(shè)備等載荷的目標跟蹤功能的研究很多，并且一直運用在各行各業(yè)的發(fā)展中，其基本工作原理是通過觀測物體反饋信息調(diào)

海南大學(xué)碩士學(xué)位論文52浮標設(shè)計與增穩(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，以實現(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)計合理的浮標結(jié)構(gòu)，降低海洋氣候干擾對增穩(wěn)控制系統(tǒng)設(shè)計難度，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通信增穩(wěn)平臺控制系統(tǒng)的設(shè)計方案與設(shè)計思路。2.1衛(wèi)星通信浮標設(shè)計2.1.1浮標設(shè)計需求分析衛(wèi)星通信浮標主浮體在根據(jù)載荷物理特征（尺寸、重量等）、載荷工作特性、外圍輔助設(shè)備和配重等因素進行設(shè)計，同時在結(jié)構(gòu)上還需要采用能夠降低浮標受波浪激勵而發(fā)生的橫向搖擺和自旋轉(zhuǎn)問題的影響(Kokorinaetal，2019)。如下圖：圖3浮標橫向搖擺運動Fig.3Buoylateralswingmotion浮標搭載的衛(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指標參數(shù)重量10Kg尺寸φ250mm*300mm通信有線電纜配置（速率1kbps）接口類型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)浮標設(shè)計要點如下：（1）根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的尺寸，對浮標主殼體進行設(shè)計，要求在滿足衛(wèi)通系統(tǒng)對浮標內(nèi)部空間包絡(luò)要求的同時，浮標在拖曳情況下具有良好的穩(wěn)定性和很小

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2974298