基于前馈控制的舰载光电跟踪技术

目标快速运动及舰载平台姿态变化使得舰载光电跟踪系统形成较大的跟踪误差.为了减小该误差,提出了一种基于前馈控制的补偿方案.该方案利用坐标变换给出了由船摇和目标运动引起的跟踪扰动量,并通过滤波求取该扰动量的一阶导数,以此作为跟踪系统的前馈量加入系统中,达到对扰动进行补偿的效果.仿真结果显示,系统的跟踪精度提高了一个数量级.     

星地光通信中的精跟踪模拟实验研究

设计了一套简便易行的星地光通信中精跟踪演示系统方案,并详细介绍了精跟踪演示系统的组成.跟踪算法采用改进神经网络的PID算法,在线调整网络加权值.最后,针对不同频率的信标抖动进行了跟踪补偿模拟实验,实验结果表明,该精跟踪系统实现了高频信标光抖动跟踪补偿,具有很好的实用性.     

基于模糊逼近的非线性多时延系统的自适应跟踪控制

针对一类多输入多输出非线性多时延系统,提出了基于模糊逼近的自适应跟踪控制方案.该方案构建了基于模糊T-S模型的自适应时延模糊逻辑系统,用来逼近未知非线性时延函数.从而实现了对非线性系统的建模.根据跟踪误差给出了时延模糊逻辑系统的参数自适应律.设计了H_∞补偿器来抵消模糊逼近误差和外部扰动.基于Lyapunov稳定性理论,提出的控制方案保证了闭环系统的稳定性并获得了期望的H_∞跟踪性能.机械臂的仿真结果表明了该方案的有效性.     

一种基于时间信息TOD的跳频同步方法

同步是跳频通信系统关键技术之一.针对跳频通信系统中同步的主要要求,提出一种基于时间信息TOD的跳频同步方案,并设计该同步方案的系统原理框图;研究同步序列格式和跳频同步的捕获和跟踪;分析该方案的同步性能.仿真结果表明,该跳频同步方案具有同步时间短,捕获概率高,虚警概率低和抗干扰能力强的特点.     

跟踪和数据中继卫星系统的微波光调制技术研究

为了提高跟踪和数据中继卫星系统的传输容量,采用ITU推荐的Ka波段为星间微波链路的通信波段,跟踪和数据中继卫星之间采用激光链路.设计采用了激光链路透明传输微波信号的调制技术,包括直接微波信号调制和微波信号变频调制两种方案.通过分析和计算,得到了Ka波段微波光调制器的主要技术参数,论证了宽带LiNbO3行波调制器用于该系统的可行性,并讨论了两种方案的优缺点.     

激光跟踪测距光学系统设计

介绍了激光跟踪测距的工作原理及特点,对激光跟踪测距光学系统进行了设计,阐述了该系统主要部件的作用,给出了该系统的主要性能参考数据并对该系统的应用作了展望.     

W波段低成本数字通信系统

在毫米波频段,由于振荡器的频率漂移很大,常常采用锁相源,使系统成本大大增加.本文采用频率跟踪方案,实现了W波段数字通信系统,并详细描述了系统的关键技术.对8448kbit/s的数字通信实验表明,该系统的门限电平比采用锁相源的系统仅差3dB.该系统方案简单,成本大大降低.实验还表明,该方案中锁相环的采用没有对解调波形产生明显影响.     

高动态GPS信号的载波跟踪方案研究及其仿真

分析了多普勒频偏对GPS接收机的影响,并讨论了频偏的估计方法,提出了高动态下的自适应设置带宽的联合载波跟踪方案。相位跟踪部分增添了锁定/假锁检测机制,并分析了跟踪系统的各个环节。在Matlab/Simulink环境下,实现了该载波跟踪方案的仿真。结果表明该仿真平台有效、可靠;也表明该方案具有较好的高动态跟踪和数据解调性能。     

舰载红外搜索跟踪系统的新体制研究

概述了舰载红外搜索跟踪系统的用途及其对提高海军水面舰艇作战能力的重要作用,介绍了第一代、第二代舰载红外搜索跟踪系统的发展历程及其主要弱点,并根据未来海军作战的新特点分析了未来作战对新一代舰载红外搜索跟踪系统的需求.基于对第三代舰载红外搜索系统的高数据更新率、宽视野全景警戒、高灵敏度、高分辨率和对复杂杂波的强抑制能力等需求,指出新一代舰载红外搜索系统的技术解决方案是基于大规格焦平面阵列的分布式凝视红外传感器方案.综述了美国、英国和法国正在研制的新一代舰载红外跟踪系统的技术设计方案.并分析了全凝视方案和步进一凝视方案的优缺点.     

基于双跟踪方式实现海上自动校相

在分析单脉冲跟踪系统特性的基础上,阐述了海上自动校相的重要性,说明了目前几种海上自动校相方案的不足,以及单脉冲跟踪方式与圆锥扫描跟踪方式的优缺点,并从工程应用的角度提出了基于双跟踪方式实现海上自动校相的方案。此方案充分利用了2种跟踪方式的优点,有效克服其缺点,实现了单脉冲跟踪系统海上自动校相,且使2种跟踪系统在硬件上高度共享,馈源网络实现兼容。此外,该方案大量采用现有成熟技术,有效降低技术风险性。     

低源流量Delta掺杂p型GaN外延薄膜的研究

卫星平台的振动是降低光通信链路可靠性的一个重要因素。提出在精跟踪系统中采用自适应逆控制方案来抑制卫星平台振动的影响, 从而实现对目标光通信终端的稳定跟踪。采用对象的自适应逆作为控制器来控制快速反射镜偏转, 以保证系统的动态响应品质; 采用自适应逆控制中的自适应扰动消除系统来抑制卫星平台的振动。实现了对象控制和扰动消除分开进行且不相互影响。仿真结果表明该控制律有效地实现了对输入的跟踪, 且能较好地抑制扰动。     

基于dsPIC的精跟踪控制系统设计

对精跟踪的驱动、检测和控制方法进行了研究。设计了精跟踪控制系统的驱动、检测和控制电路,并针对驱动电路的动、静态性能进行了测试研究,对检测电路进行了标定实验,对模糊自整定PID控制方法进行了研究。采用模拟扰动源对系统性能进行了测试,结果表明该系统有良好的精跟踪能力。     

陀螺仪对激光导引头跟踪精度影响研究及改进

根据陀螺激光导引头有源欺骗式干扰试验效果,分析了陀螺仪系统振动对导引头跟踪精度的影响,并对产生机械振动的原因进行了深入研究。提出了陀螺仪系统减振控制设计方案,通过试验验证了该方案的有效性,从而提高了导引头的跟踪精度。     

激光星间链路中振动补偿技术研究

提出了一种在激光星间链路过程中的卫星平台振动补偿方案。采用CCD探测器代替角度传感检测振动,简化了卫星光通信跟瞄系统。在激光星间链咯中,卫星平台角振动对光束的跟瞄有较大的影响,采用前馈补偿方式实现较好的抑制。在实验室中建立了卫星平台振动模拟装置和前馈振动补偿系统,针对卫星平台的实际振动情况进行了模拟实验。结果表明,对于100Hz卫星平台角振动,当CCD采样频率大于1kHz时,补偿后的瞄准误差与补偿前相比下降了71％。     

快速倾斜反射镜精跟踪系统

报道了四象限光电探测器和快速倾斜反射镜为主要功能快的光束精跟踪系统的研究。采用模拟动源对系统性能进行了测试,结果表明该系统有良好的精跟踪能力。同时,结合望远镜跟踪系统对距离５５０ｍ的一个动态合作目标进行了精跟踪实验,该系统在望远镜的基础上可以大大提高跟踪精度。     

Experiment and analysis of the effect of fine tracking system on the unstable platform in laser communication

Atmospheric turbulence and platform vibration in the space optical communication can cause the offset and jitter of beam, which further result in the fluctuations of received optical power. To resist this effect, a communication system with fine tracking systems in the receiver and transmitter is designed. The system is used in the experiment of laser communication between high-rise buildings over a distance of 3.5 km. After adding a vibration source to the transmitter, the centroids of spots captured by the camera of the transmitter and the optical power of receiver are recorded for the purpose of analysis. When the vibration source works at the designated frequency, a peak appears at the corresponding frequency in the spectrum of the spot centroids and the optical power of receiver. Then the peak disappears once the fine tracking system begins to work. Compared with the condition without the fine tracking system, the minimum value of the optical power of receiver is increased by 5 dB, and the standard deviation is decreased by 30%.     

无衍射光莫尔条纹准直、跟踪和定位系统的研制无衍射光莫尔条纹准直、跟踪和定位系统的研制

由于无衍射光莫尔条纹技术具有高的对心分辨精度和适用于长、短距离测量的特点,在此技术的基础上研制了激光准直跟踪和定位测量系统。它具有抗强光干扰和抗机械振动的特点,并具有高的定位、定向精度（0.12μm/5m）。     

空间光通信中精跟踪控制器的设计

精跟踪伺服系统设计是APT的核心技术,决定了通信链路能否建立以及通信系统的性能.针对空间光通信中压电陶瓷驱动FSM偏转具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特性,提出变论域自适应模糊PID控制方法.引入变论域思想,并通过对输入变量加入伸缩因子的方式来实现变论域的目的,自适应能力和抗干扰能力明显增强.可有效解决稳定性与准确性的矛盾.实验结果表明:模糊PID控制算法增强了伺服系统鲁棒性,并提高了伺服系统实时性;跟踪精度可达到5μrad,对卫星平台振动和大气湍流引起信标光斑抖动有一定的抑制作用,能够满足空间光通信精跟踪精度的要求.     

反馈延迟对光纤陀螺振动误差特性的影响

振动环境导致光纤陀螺引入较大的扰动。由于非线性因素,陀螺跟踪扰动的能力严重影响着其误差特性,而反馈延迟的存在使得跟踪性能变得更加复杂。因此,分析反馈延迟对于解决陀螺振动问题极其重要。首先,分析了非线性因素作用时不同反馈延迟对陀螺闭环跟踪能力和扰动稳定性的影响;然后在线性控制模型的基础上加入陀螺非线性环节,保证稳定裕度不变,仿真分析了不同反馈延迟下陀螺的跟踪性能以及输出。仿真及实验结果表明,减小反馈延迟,提高系统的跟踪扰动能力,可以减小非线性误差,改善振动环境下陀螺的输出性能。     

星地激光通信复合轴APT系统仿真研究

为了满足高效星地激光通信的要求,研究了一种复合轴APT（Acquisition、Pointing、Tracking,APT）系统,在分析直流电机驱动转台和压电陶瓷振镜的结构和工作原理的基础上,构建了相应的数学模型,并设计控制器.分析了卫星平台振动、离散扰动和大气抖动对系统跟踪性能的影响,利用振动功率谱和光斑漂移分布函数给出扰动源的数学描述.在数学模型的基础上构建完整的系统仿真模型,仿真实验结果表明,复合轴APT系统具有良好的运动跟踪性能和抗高频干扰能力.构建的仿真系统可以很好的指导实际系统的分析设计和评估.