低成本“动中通”系统若干关键技术的研究

论文摘要

本文在对国内外“动中通”系统的发展现状进行研究的基础上，以设计低成本、小体积的车载“动中通”系统为目标，较为广泛深入的讨论了系统中的关键技术并将应用于系统中的若干算法提出了改进。通过仿真，验证了算法的有效性。在伺服控制模块的设计中，利用片上系统芯片实现了伺服控制模块的电路。针对步进跟踪技术跟踪步数多的问题，提出了基于最速下降法的跟踪算法，该算法用最速下降法确定跟踪的步长和方向，经仿真，该算法将跟踪步数减少到17步，缩短了跟踪时间。在初始对准技术中，为了使天线指向对准目标卫星，天线在方位平面转动时，需要确定地理的北向。针对此问题，提出了基于TOP理论的跟踪算法。仿真结果表明，将该算法用于初始对准中，在方位平面不需要确定地理的北向，既能快速指向目标卫星又降低了系统的复杂度。针对MEMS陀螺信号中存在噪声和零漂，导致使用该信号计算出的指向角度存在较大误差，使天线指向偏离目标卫星的问题，提出了基于数学形态学的滤波算法，并对该算法进行了仿真验证。仿真结果表明，该方法对抑制MEMS陀螺信号中的噪声达到了较好的效果。在伺服控制模块的研究中，将形态学运用到系统的误差信号处理中，仿真结果表明，该方法能有效地抑制误差控制信号产生的超调现象，提高了系统的响应度和稳态性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 “动中通”系统研究的核心问题
• 1.4 本论文内容安排
• 第二章 “动中通”系统的基本组成及关键技术介绍
• 2.1 系统的基本结构
• 2.2 系统的关键技术
• 2.2.1 “动中通”系统坐标系介绍
• 2.2.2 初始对准
• 2.2.3 天线稳定跟踪
• 2.2.4 稳定平台
• 2.2.5 阴影重新捕获
• 2.2.6 天线伺服控制模块
• 2.3 天线控制系统
• 2.3.1 天线控制系统硬件结构
• 2.3.2 天线控制回路结构
• 2.3.3 天线控制系统工作流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统中若干关键技术的研究
• 3.1 数学基础知识介绍
• 3.1.1 数学形态学基础知识
• 3.1.2 自相关检测方法
• 3.1.3 最速下降算法
• 3.2 初始对准算法
• 3.3 滤波技术
• 3.3.1 基于数学形态学的滤波算法介绍
• 3.3.2 仿真结果及分析
• 3.4 跟踪技术探讨
• 3.4.1 基于TOP理论的跟踪算法
• 3.4.1.1 基于TOP理论的跟踪算法的介绍
• 3.4.1.2 仿真结果及分析
• 3.4.2 基于最速下降法的步进跟踪技术
• 3.4.2.1 基于最速下降算法的步进跟踪介绍
• 3.4.2.2 仿真结果及分析
• 3.5 稳定平台的构造
• 3.6 本章小结
• 第四章 伺服控制模块中电流环的设计
• 4.1 电流环的基本组成
• 4.2 电流环的设计
• 4.2.1 电流环各部分模型分析
• 4.2.2 电流环的设计
• 4.2.2.1 基于形态学的控制算法
• 4.2.2.2 仿真结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 伺服控制模块的实现
• 5.1 方位伺服模块硬件结构
• 5.1.1 MCU复位
• 5.1.2 目标系统的仿真器连接C2 接口
• 5.1.3 485 总线接口
• 5.1.4 光电隔离电路
• 5.1.5 功率驱动电路
• 5.2 伺服控制模块的工作过程
• 5.3 伺服控制模块的软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果