实时跟踪控制系统中的数字滤波技术

在高精度的实时跟踪控制系统中，由探测器等其他一些因素给系统带来的噪声将不容忽视，数字滤波将是滤除噪声的有效手段，，由于系统实时性和采样频率的要求，本文介绍几种时跟踪系统中常用的数字滤波方法，并对它们在实时跟踪系统中的作用进行了和比较。     

粒子滤波在被动定位跟踪中的运用

被动定位系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的.通过对角度的测量来估计目标的运动状态.首先给出定位系统的系统和测试模型.此类跟踪问题本质上是一个非线性滤波估计问题,其目的就是从被污染的测试数据中提取好的信息.描述了基于贝叶斯理论的目标跟踪粒子滤波算法,该算法可应用于非线性、非高斯系统中.并给出了一种改进的方法来遏制粒子退化和贫乏问题,最后对算法进行了检验.     

LC滤波器对电机速度闭环控制的影响分析和设计方法研究

速度闭环回路被广泛应用于光电跟踪系统的转台电机的驱动控制。良好的电机速度闭环响应特性可以有效提高光电系统对目标的跟踪精度。转台电机是通过逆变放大器输出的脉宽调制(PWM)电压进行驱动的。随着光电跟踪系统的性能要求和电磁兼容性需求的不断提高,必须使用逆变器输出滤波器对PWM驱动电压所造成的电磁噪声干扰进行抑制。传统上,滤波器的设计方法是通过提高其插入损耗加强对电磁噪声的抑制,但对滤波器给电机控制造成的影响分析不足。针对该问题,深入研究了具有代表性的LC滤波器对电机速度闭环控制的影响。建立了存在滤波器时的电机被控对象特性模型,并分析了其传递函数特性。提出了一种在不降低LC滤波器插入损耗的前提下,减小其对速度闭环控制影响的滤波器设计方法,并通过光电吊舱的速度闭环控制实验证明了所提方法的有效性。     

基于图像清晰度评价的跟踪望远镜自动调焦算法研究

为了减小跟踪望远镜调焦时间,分析了自动调焦的光学原理及数字图像处理相关技术,提出一种适合跟踪望远镜的实时自动调焦算法。该算法基于对图像清晰度的评价,通过步进电机驱动次镜移动来搜索最佳成像位置,并且综合了全局搜索法与传统爬山法的优点。在实验中,完成了对远处静态目标自动对焦,有效地避免了局部峰值导致的对焦失败,在保证系统调焦精度的前提下使对焦速度小于3s。     

光通信中卫星振动抑制的自适应复合控制

在星地光通信中为了获得较高的性能,需要捕获对准跟踪(APT)系统具有高精度,而卫星振动是影响APT精度的最主要因素。传统反馈控制对卫星振动的中高频抑制效果较差。针对这种情况,将自适应算法引入前馈控制,设计了最小均方(LMS)和递推最小二乘(RLS)两种自适应反馈复合控制算法。仿真验证了反馈控制、LMS复合控制以及RLS复合控制三种算法的性能,结果表明自适应前馈复合控制算法对中高频振动抑制效果明显,采用更快收敛速度以及更高稳态精度的自适应算法可以提高抑制效果。     

基于Simulink的光电经纬仪捕获过程仿真分析

建立了基于Simulink的光电经纬仪伺服系统模型,对匀加速和匀速运动两种典型运动特性目标的捕获过程进行仿真,研究得到目标脱靶量生成时间和目标速度信息生成时间对光电经纬仪捕获过程位置误差的作用规律,并据此给出减小捕获过程位置误差、提高光电经纬仪捕获能力的途径。仿真结果表明,目标脱靶量生成时间是捕获过程位置误差的主要影响因素,目标速度信息生成时间的影响较小,但仍可用于光电经纬仪目标捕获能力的改善。研究结论对光电经纬仪目标捕获的工程实践具有指导意义。     

基于光子灯笼的星地湍流链路耦合效率实验

为了研究基于光子灯笼的模式分集接收系统在星地链路中对大气湍流的补偿作用。采用平行光管模拟星地下行链路的平行光,使用30cm口径的接收望远镜进行了演示验证实验。实验结果表明,采用光子灯笼的接收系统的基模比单模光纤的接收功率大4dB左右,而光子灯笼的3个模式总接收功率比单模光纤的接收功率大5dB左右。采用光子灯笼接收之后,中断概率下降39%以上。     

混合梯度稀疏先验约束下的图像盲复原

图像盲复原旨在无参考的情况下准确估计模糊核并恢复潜在的清晰图像。现有研究成果表明,利用全变分模型对高阶图像梯度先验约束进行描述可以有效抑制复原图像中产生的阶梯效应。本文在实验观察和研究的基础上,提出了采用稀疏先验约束模型对盲复原过程进行正则化的方法,以获得更佳的图像复原效果。该方法利用图像高阶梯度的稀疏性,通过与低阶梯度相结合来构造混合梯度正则项。同时,在正则项中引入基于图像熵的自适应因子,来调节迭代优化过程中两类梯度先验的比例,以此获得更好的收敛性。仿真与实验证明,与现有图像盲复原先进方法相比,本文方法具有更优越的图像复原性能。     

光电经纬仪中的等效复合控制技术

详细阐述了复合控制和等效复合控制的基本原理 ,对等效复合控制系统进行了设计 ,分析了其在光电经纬仪中的应用 ,并介绍了一系列相应的实验结果 ,为提高经纬仪的跟踪精度提供了一个有效的方法。     

空间光通信ATP系统中的跟瞄技术

在空间光通信中,为实现准确捕获和高精度跟踪,ATP系统采用复合轴控制技术。复合轴控制系统的主轴控制,即粗跟踪控制, 其系统由速度环路和位置环路组成, 控制过程由TMS320VC5416 高性能DSP芯片来完成。仿真和实验结果表明,主轴控制系统的跟踪精度在1 以内,满足ATP系统对精度的要求。