高炮光电火控系统

序言本文叙述为瑞典皇家海军研制的两种高炮光电火控系统。第一种系统(TVT300)系舰载点防卫系统,用于对付攻击我方舰艇的敌机。该装置包括装在稳定平台上的电视摄象机和对电视摄象机视场中出现的目标进行自动跟踪的电子线路。系统的使用原理是拦阻射击,即用舰载火炮组成火网,迫使敌机从火网中通过。第二种系统卡莱(Kalle)为陆基计算机化的系统,用于对付在高炮命中距离内沿任意航路飞行的敌机。这一系统由下列主要分系统组成:电视摄象机、激光测距机、稳定平台、自动跟踪装置、计算机装置和显示器。还打算研制夜间使用的红外监视与跟踪传感器样机。     

四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统

为了便于对四旋翼无人机控制算法进行实验仿真和验证,联合Solidworks和Matlab/SimMechanics工具箱设计了一种四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统;利用Solidworks搭建了四旋翼无人机三维实体模型,并通过Solidworks和Matlab转换接口将该实体模型导入到Matlab/SimMechanics中;Matlab/SimMechanics提供了了三维可视化窗口,可以显示无人机的实时仿真状态;仿真平台在Matlab/SimMechanics环境中实现,与Matlab/Simulink通信方便,可方便的将Simulink设计好的控制算法添加到仿真系统中,以进行验证和参数整定,还具有姿态分析和数据分析等功能;轨迹跟踪仿真结果表明,四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统直观可视,准确可靠,能较好地对控制算法进行研究和测试,对四旋翼无人机以及控制算法的研究和开发具有重要价值。     

车载光电稳定跟踪平台自抗扰伺服系统设计

为了提高光电稳定跟踪平台伺服性能,针对车载光电稳定平台的扰动特点,依据自抗扰控制算法的分离特性,提出一种含有积分补偿项的自抗扰控制伺服系统,系统对指令信号安排过渡过程,即采用最速控制方案。实际摇摆测试结果表明:设计的自抗扰控制伺服系统既保证了车载光电稳定平台稳定误差为0.129 mil（1）,又提高了平台的自动跟踪性能,是一种可应用在稳定跟踪平台系统中的理想控制器。     

基于嵌入式的伺服综合测控平台的设计

基于嵌入式技术,设计了一套集控制、测试和分析于一体的伺服综合测控平台。该平台采用集散式结构,在硬件上提供了多种通信与测控接口,软件上以Linux嵌入式操作系统和Windows系统为基础,提供了友好的人机交互界面。可以根据现场状况工作在便携的单机模式或者功能完备的联机模式。平台同时为网络型伺服系统预留了网络接口,有很好的通用性和可扩展性等优点。经测试,该平台操作便捷,运行稳定,可用于多种类伺服系统的测控分析。     

机动平台光电跟踪系统的自抗扰控制研究

针对机动平台光电跟踪系统跟踪目标需具备较强动态抗扰能力的问题,提出了一种将包含了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈三个环节的结构完整的自抗扰控制器用于光电跟踪伺服系统的速度环的思路。针对某单轴稳定转台设计了二阶自抗扰控制器,并进行了仿真研究。结果表明,该控制器对外扰变化及系统模型不确定性具有良好的鲁棒性和适应性,且能有效抑制系统中存在的非线性因素的影响。     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数。经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

舰载光电经纬仪预测跟踪技术研究

研究了舰载光电跟踪设备的稳定跟踪技术,提出了一种基于机动平台预测跟踪方案.利用坐标转换将前几帧合成角数据转换到大地坐标系,并利用合成角轨迹预测当前帧合成角数据,然后将预测结果转换到甲板坐标系,实现了机动平台的稳定跟踪;给出了该预测结果与在甲板坐标系直接预测结果的比对,证明该预测技术更为精确,有利于实现机动平台的稳定跟踪.     

多点激光通信光学中继天线伺服系统

一对多激光通信网络通过基于旋转抛物面原理的伺服摆镜天线,对多点光端机的激光信号进行捕获、跟踪、通信,形成空间激光通信网络。论述了该伺服天线系统的基本原理、架构、跟踪算法与拼接技术,证明了旋转抛物面天线的形成原理,给出了伺服摆镜天线的可行性分析。介绍了跟踪系统的闭环架构,分别阐述了敏感器、执行器、控制器的组成及指标。给出用于光斑跟踪的带执行器限位的比例积分微分(PID)算法及调试方法。为了实现连续跟踪,引入多反射镜拼接技术,着重说明了反射镜拼接的实现方法。整个伺服天线系统以执行范围、跟踪精度、拼接可靠性为测试内容,最终实现了360°全向执行,小于50 mrad跟踪误差和室内原理实验拼接成功率大于90%的技术指标,有效地保证了激光通信网络体系的正常运行。     

基于Linux的嵌入式实时视频跟踪系统

将ARM与DSP相结合,设计并实现了一套嵌入式实时视频传输跟踪系统;该系统以集成ARM和DSP双内核的OMAP3730作为核心处理器,首先通过ARM上搭载的Linux操作系统实现基于V4L2的图像采集功能,然后调用DSP完成H.264视频编码,压缩后的图像由基于实时流传输协议的流媒体服务器传输至远程计算机端解码并显示,最后利用camshift跟踪算法实现对运动目标物体的实时跟踪。该系统是小型无人机自主导航与控制的视觉导航以及以无人机为平台的运动目标检测的基础,有很好的应用前景。     

光电经纬仪多目标实时交会方法

为实现实时计算多个目标飞行轨迹,并引导设备跟踪目标,根据目标运动特性和光电经纬仪跟踪测量的固有特性,设计了一种多目标实时交会方法,解决了同名目标点的排序和假目标轨迹剔除问题,最终得到正确的目标轨迹.试验证明,对于跟踪目标N≤3,通信周期50ms的光电经纬仪测量系统,利用该多目标实时交会算法处理测量数据,可实时、精确、稳定引导测量设备进行跟踪工作.     

光电跟踪伺服系统中光纤陀螺滤波算法的应用

光纤陀螺作为光电跟踪伺服系统速度稳定回路的反馈测量元件,它的输出噪声直接影响伺服系统低速跟踪情况下的控制精度。抑制陀螺的输出噪声是改善伺服系统低速特性的有效手段之一。采用了一种简化的卡尔曼α-β滤波算法,使伺服系统的低速精度指标由原来采用移动平均滤波的0．0052°／s提高到0．0026°／s。实验证明,该算法可以有效地改善伺服系统的跟踪特性。     

基于DSP＋POS的机载稳定平台控制系统设计

为消除机栽姿态角扰动对航空遥感的影响,设计了由横滚和方位组成的两轴稳定平台,该平台通过减振器与载机固联隔离高频扰动,通过伺服控制系统隔离低频扰动,并实时跟踪当地水平面和飞行航线。系统以TMS320F2812为核心微处理器,对POS中MEMS陀螺和欧拉角进行采样,将其采样结果经超前一滞后控制算法输出PWM给直流伺服电机,对平台进行实时控制;针对光轴偏移的问题,提出控制模式切换法,即瞬态工作域采用单闭环速度环控制和稳态工作域采用双闭环位置,速度控制消除了光轴漂移现象。最后给出系统仿真及试飞试验结果,结果表明该平台具有良好的抗扰能力和较强的跟踪能力,满足系统的要求。     

两轴四框架光电稳定平台的稳定解算

光电稳定平台常采用两轴四框架的结构形式扩大稳定跟踪范围和提高跟踪精度,内外框架之间由于机械结构连接产生耦合,为建立稳定解算方程,分析两轴四框架光电稳定平台的工作原理,通过各框架转轴坐标旋转关系,利用转移矩阵,推导出稳定解算方程和甲板坐标系的角位移解算公式,在典型工程实际条件下,比较公式计算的理论值与直接利用测角量累加值...     

基于前馈补偿的并联型光电设备稳定平台伺服控制

以并联稳定平台作为研究对象,介绍了并联型光电设备稳定平台的工作原理。根据交流伺服矢量控制原理,建立了并联稳定平台控制系统的数学模型。为提高系统的响应速度和跟踪特性,引入了基于速度和加速度补偿的前馈控制算法,并进行了并联稳定平台控制算法的仿真研究。结果表明前馈控制应用在并联稳定平台系统中可提高系统的响应速度,跟踪微分器和α-β-γ滤波补偿比位置差分具有更好的跟踪效果。     

无人机对地目标自动检测与跟踪技术

针对无人机图像帧序列具有平台高速运动，视角旋转强烈，需要实时处理等特点，提出一种基于双级旋转不变特征空间检测（粗匹配-精细匹配）与并行特征提取跟踪的无人机对地目标图像帧序列自动快速目标检测与跟踪算法。采用图像子块的平均灰度值、灰度值方差、灰度值梯度构建特征空间。通过构造图像特征空间的方法来快速筛选待匹配图像的可疑区域，删除大量的背景区域，检测算法使用全局初步匹配加局部精细匹配的方法来规避算法复杂度的缺陷。理论及实验分析表明:该算法实时性强，对图像的旋转畸变具有抵消作用，对异常情况可以恰当处理，且全局初步匹配流程具有可移植性，可以在其他图像匹配跟踪算法中充当预处理器。实验结果表明:该算法在无人机对地的情况下可以保证对地面目标的稳定跟踪，配套检测算法具有较好的实时性，满足无人机图像目标检测跟踪实时处理的需要。     

锚泊状态下船载测控系统对塔相位标校研究

航天器海上测量船是搭载着船载测控系统的海上平台,主要完成对目标的海上测控任务。测量船在新建之时或大修之后均要对搭载的测控系统进行标校,主要是进行海上合作目标校飞。海上校飞过程中锚泊状态下天线对塔相位标校必不可少,对此进行研究有助于提高锚泊状态下对塔相位标校过程的认识,提升船载测控系统的标校精度。研究过程首先分析了我国测量船所采用的差模双通道单脉冲雷达的跟踪原理和天线对塔校相原理,然后再结合锚泊状态下大型海上测量船的运动规律,建立了船体运动对锚泊状态下对塔校相精度影响的数学模型,最后在远场条件下对数学模型进行了的仿真,分析了测量船锚泊时不同运动模式对相位标校的影响,并进一步给出了锚泊状态下船载测控天线对塔校相的建议。     

机载稳瞄控制系统模型及仿真分析

瞄准线高精度稳定是机载光电稳瞄系统的主要指标和关键技术。根据四框架稳瞄系统的工作原理，以手动跟踪模式为主要研究对象，建立了稳瞄伺服控制系统模型。考虑到直升机扰动特点，对线扰动、角速率扰动、摩擦力矩、弹性力矩等各种扰动因素也建立相应的数学模型，同时在各种扰动因素作用下利用Matlab对机载高精度稳瞄系统的手动跟踪控制模式进行了仿真设计分析和理论研究，设计出适合的控制器。此模型在实际系统中获得验证，对稳瞄伺服控制系统的设计具有参考意义。     

一种双轴姿态稳定平台的设计与实现

机载姿态稳定平台可隔离载体角运动、精确跟踪当地水平面,因此在航空遥感领域中有着广泛的应用前景。通过以微惯性传感器作为主要测量元件,以步进电机作为执行机构,构建了一种双轴姿态稳定平台,进行姿态的闭环控制,克服了传统陀螺稳定平台造价昂贵、设计复杂的特点。试验测试结果表明,该平台可以实现对当地水平面的精确跟踪。     

船摇陀螺前馈的转换公式推导及船摇隔离效果分析

随着高频段(X频段乃至Ka频段)天线在航天测控中的不断应用,由于波束非常窄,对捕获跟踪低轨的高动态目标,这将是一个新的技术难点,而在远望号测量船上,加之船摇的影响,窄波束捕获跟踪问题将更加突出。如果船摇隔离度不够,会导致船摇残差过大而导致目标丢失,为了提高跟踪精度,一般采用中心机前馈或陀螺前馈进行速度补偿,等效于提高了系统的加速度误差常数(Ka值)。与中心机前馈相比,陀螺前馈在测量精度、实时性方面存在优势,在船载雷达伺服系统中得到推广应用。本文主要讨论前馈陀螺的两种安装形式、转换公式以及在船载雷达伺服系统中的应用效果。