船载稳定平台运动学分析与仿真

根据船舶航行特点,提出了一种船载框架式稳定平台,以隔离海浪波动对船载仪器的影响。对稳定平台进行运动学分析,建立了纵摇框架和驱动电机之间运动的数学模型,通过求解数学模型,确定出两者之间最优运动线性关系;利用空间矩阵法推导出稳定平台执行端边界点的位置方程,得到稳定平台的工作空间;对稳定平台进行运动仿真,仿真结果验证了稳定平台设计的合理性和可靠性。     

随机海浪下船舶摇荡的计算机仿真

采用P-M随机海浪谱模拟海浪进行的随机扰动,并对随机海浪下船舶的横摇运动、纵摇、垂荡运动进行时域仿真,探讨随机海浪下的各个自由度的船舶运动情况,为研究船舶的稳性高度及船舶配载问题打下基础。     

船载角跟踪系统船摇模拟器设计

舰船等航海设备在大海中航行会受到海洋气象环境的影响发生摇荡,其角跟踪性能会受船摇影响,可能难以跟踪目标,需要预先进行模拟分析以减小危害.角跟踪系统模拟船摇时,根据船摇信息,通过对无船摇影响的位置矢量进行欧拉角旋转,得到受船摇影响的位置矢量;利用矩阵变换解算出受船摇影响的轨道参数,进而推导出受船摇影响的和差支路信号功率及相位变化数据,实现船载角跟踪系统模拟器对船摇的模拟.试验表明,模拟船摇并采取相应隔离措施,角跟踪系统能够快速收敛.     

硅片调焦调平测量系统测试平台

硅片调焦调平测量系统测试平台用于对光刻机硅片调焦调平测量系统的性能进行检测。该平台模拟硅片调焦调平测量系统在光刻机中的测量对象的运动和工作环境,由三自由度运动台吸附硅片模拟光刻机工件台的垂向运动,采用比较激光干涉仪和硅片调焦调平测量系统同时对硅片测量的结果作为其性能的评估依据。该平台测量精确可靠,可以用于精度、分辨率和重复性等性能指标的检测。     

自由空间光通信精跟踪系统设计及其通信实验

为了解决自由空间光通信对APT系统的高精度高带宽要求,设计研制了一种精跟踪系统。该系统以高帧频CMOS相机为探测机构,以音圈电机驱动的FSM(Fast Steering Mirror)为执行机构,由PC机进行控制和运算。在一维模拟运动平台中进行带粗跟踪的距离为2 km的激光通信实验时运用该系统,当模拟运动平台以不同角速度转动时,粗跟踪会有不同的跟踪残差,该残差以及大气湍流及平台振动引起的光斑抖动均由精跟踪系统来补偿。记录并分析了精跟踪补偿后的相机端光斑质心的变化以及光路中光功率的变化数据,得出结果:精跟踪残差受粗跟踪系统的影响,随模拟运动角速度的增大而增加,在1.2(°)/s时粗精跟踪系统联合能将光斑偏移量的标准差稳定在6μrad以内。     

小型机载激光通信系统设计与验证

针对空空宽带高速通信的需求，设计了小型化机载激光通信系统。仿真分析了300 km、2.5 Gb/s无线激光链路性能，并通过运动仿真台模拟机动环境测试了系统的跟踪与通信性能，其中粗跟踪误差为533.2 μrad(1σ)，精跟踪误差为3.6 μrad(1σ)，测试数据传输240 s，通信误码率为2.82×10-9。仿真与实验验证了该系统用于远距离空空无线激光通信的可行性。     

基于GPS／GPRS的船载导航监控系统设计与实现

随着科技的发展和人们对通信及导航技术的需求进一步提高,目前基于以全球定位(GPS)导航技术与通用无线分组(GPRS)技术相结合,实现了船载导航监控系统的定位、导航、监控.该文提出在嵌入式平台上实现船载信息处理终端的开发方案,给出了船载信息终端的软件及硬件组成.介绍了各功能模块的功能与实现方法,实现了终端的高度集成,为船舶管理信息化及航运安全生产提供了低成本的解决方案.     

船载雷达伺服系统船摇隔离度静态测试方法

克服船舶摇摆对船载雷达跟踪的影响是船载雷达伺服系统的特殊性问题,船摇隔离效果的测试和调试需要在雷达试验场进行摇摆台试验或出海以后在船舶生摇时开展,需要耗费大量的人力物力。在对船载雷达伺服系统环路进行建模分析的基础上,文中提出了基于“数引环路”和“自跟踪回路”的两种船摇隔离度静态测试方法。仿真分析和现场试验表明:该测试方法实现简单,便于工程应用。     

平台运动引起Bragg海浪谱的展宽及其压缩方法

基于运动叠加原理，推导了以Ｄｏｐｐｌｅｒ频率表征的雷达平台运动条件下高频段海浪杂波的运动方程及由平台运动引起的Ｂｒａｎｎ海浪谱的展宽式，给出了受平台运动调制的Ｂｒａｇｇ浪回波与目标信号在Ｄｏｐｐｌｅｒ域里的二阶模糊关系和动用ＳＴ－ＷＤ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｉｍｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；短时间平均Ｗｉｇｎｅｒ－Ｗｉｌｌｅ分布）技术对一阶海浪回波信号的高频相位进     

基于雷达测波和mNLS方程的非线性海浪演化研究

雷达测波是目前唯一可以船载且具有较高精度的海浪信息测量方式,能够实时反映出舰艇当前航行海区的实际情况;基于mNLS方程则能够较好地描述海浪的非线性演化规律;立足于将雷达测波系统与mNLS方程进行融合的研究思路,利用小波陡ε≤0.3和窄谱条件Δf/f_0≤0.2对实测的雷达测波谱进行筛选,进而构造初始条件对海浪的非线性演化进行数值模拟。     

2.3km、1.25Gb/s空间移动平台激光通信实验

介绍了一套基于空间移动平台的完全脱离PC机的高实时的无线激光通信演示系统,用通信终端的相对运动来模拟实际卫星间的相对运动.实验实现了2.3km距离、1.25Gb/s速率的自由空间移动平台光通信,通信系统主要分为APT和通信两大部分.实验很好地实现了移动平台间的光通信,达到了设计要求.     

基于浮空平台的星地激光中继通信系统设计

针对星地激光通信受大气环境影响较大,无法全天候工作的难题,可考虑在18~22 km的平流层高度部署星地激光中继通信系统。其中卫星与平流层中继系统间采用激光通信,平流层中继系统与地面间采用大容量毫米波通信,基本消除大气环境(云、雨、雾、大气湍流等)对激光通信的影响,提高星地激光馈电链路可用度。受限于平流层平台成熟度不足,需首先开展基于成熟浮空平台的星地激光中继通信系统研究,先期对缓慢移动浮空平台搭载激光通信载荷与卫星间链路对准,激光通信载荷在浮空平台顶部柔性表面安装可行性等关键技术进行验证,为后续在平流层高度部署临近空间信息网络提供技术支撑。     

星间激光通信不确定区域扫描补偿技术研究

针对卫星激光通信过程中初始捕获产生的相对运动偏移误差,建立了星间激光通信的相对运动补偿模型。该模型只需提供较少的星历表查询,就能得到高精度补偿数据。仿真实验结果表明,该模型可以减小不确定区域扫描过程中产生的偏移误差,在星间激光通信过程中实现了高概率、快速建立激光通信链路。     

长波甚低频通信固定台站空袭防御问题探讨

海军舰船历来是军事强国走出国门、走向海洋的重要移动平台,而长波甚低频通信是海军舰船远程应急通信保障的主要手段之一.从长波甚低频通信固定台站可能受到空中兵力兵器攻击的可能性入手,提出了建立观察、警戒与预警防御网络,构筑工事、掩体等地下防御体系,加强信息传输安全保密,研演空袭防御各种战术等对策措施.     

船载卫星通信地球站伺服系统硬件设计

随着通信技术的发展,卫星通信以其克服地形和自然条件限制的良好能力而越来越受到人们的青睐。但是在舰船移动时卫星天线跟踪系统的平台基准线会在方位、俯仰和横滚三个方向上发生偏移。为了解决舰船移动时稳定收发卫星信号的问题,设计了一种基于C8051F020的伺服系统。介绍了天线跟踪方式和硬件系统设计,最后实现稳定跟踪控制功能。实验结果表明,船载伺服系统对于克服载体运动带来的干扰,实现在动载体上稳定收发卫星信号具有重要的意义。     

舰船通信系统安全保密需求研究

舰船通信系统安全保密是实现整个舰船信息平台安全的关键和重点,文中参照舰船通信系统的主要功能结构,运用信息系统安全需求分析方法,从舰内通信系统、舰外通信系统和控制管理系统3个方面,分析了舰船通信系统存在的安全保密威胁,提出了舰船通信系统安全保密需求框架,并在网间系统安全隔离、内网安全防护、安全接入、信息加密与数字签名,以及综合安全管理5个方面进行了深入的需求分析。     

粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法

机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,机载空间激光通信终端的高精度实时动态跟踪一直是其研究的难点问题。为了解决机载空间激光通信终端的机动形式多样性的问题,提出了自适应参数辨识粒子滤波方法。在连续的时间域中,基于三阶线性微分方程的参数辨识模型描述机载空间激光通信终端运动,该模型能适应机载激光通信终端的多种运动模式,粒子滤波能处理非线性/线性高斯问题,因此可以引入到参数辨识模型中。实验结果表明:该算法能改善收敛精度,对工程应用也有重要意义。     

目标运动闭环跟踪模拟系统

提出了一种基于激光技术的、易于工程实现的目标运动模拟方法及实验装置,并进行了实验验证。利用激光的高亮度、发散角小以及激光器体积小、质量轻等特点,设计了针对小目标运动的实验模拟装置。通过多轴复合技术以及空间投影技术,实现了角运动向小目标二维空间运动的转换;运用多媒体定时器技术实现了对电机的内部闭环控制;采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现了对电机的速度控制,提高了目标的仿真精度。小目标的运动速度可以达到10°/s,精度<0.1°/s,归一化标准偏差0.09。利用该装置实现了实验室内的目标运动闭环跟踪实验研究,目标捕获跟踪系统的跟踪标准偏差为0.2 mrad。该系统可以作为目标捕获跟踪系统对二维运动目标的闭环实验研究的验证仿真平台。     

圆偏振调制激光通信系统设计

为了降低大气湍流和通信终端相对运动对通信系统性能造成的影响,对采用了圆偏振调制原理的通信系统进行了研究。激光的圆偏振特性在大气传输中变化很小,且圆偏振光具有旋转对称性,系统的性能不受两通信终端相对运动的影响,降低了技术的实现难度,具有很高的可靠性,特别适用于移动通信终端。介绍了两种圆偏振调制方式,推导了线偏振态与圆偏振态之间的转换过程,为圆偏振编码解码提供理论基础。针对这两种调制方式,提出了具体的实现方案,并设计出了圆偏振调制激光通信系统,在该系统中可验证两种编码方式,且结构简单、实现方便,可作为星载通信终端。并进行了简单的圆偏振编码通信实验,实现了数据发射和接收,证明了圆偏振调制的可行性。