運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)角度測(cè)量與跟蹤實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)是一種高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)，在軍事與民用領(lǐng)域都扮演著越來(lái)越重要的角色。本文運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要指車(chē)、船、飛機(jī)和導(dǎo)彈等高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)載體平臺(tái)。但由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中載體平臺(tái)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此很容易導(dǎo)致收發(fā)陣列波束偏離衛(wèi)星，從而影響通信的穩(wěn)定性。如何保證跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定通信是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。自跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是角度測(cè)量和跟蹤濾波算法，精準(zhǔn)快速的角度測(cè)量和跟蹤濾波算法有利于目標(biāo)穩(wěn)定自動(dòng)跟蹤。按照項(xiàng)目要求，本文以運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相控陣衛(wèi)

2、星跟蹤系統(tǒng)角度測(cè)量和跟蹤實(shí)現(xiàn)為課題，重點(diǎn)研究了自跟蹤系統(tǒng)的角度測(cè)量算法和跟蹤濾波算法并進(jìn)行仿真，并基于TMS320C6748實(shí)現(xiàn)了這兩種算法。具體研究?jī)?nèi)容為以下幾點(diǎn)：
　?。?）對(duì)自跟蹤系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)硬件框圖、系統(tǒng)工作流程和時(shí)序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要闡述了跟蹤過(guò)程的方案設(shè)計(jì)，然后描述了TMS320C6748的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)以及自跟蹤系統(tǒng)選擇這一款浮點(diǎn)功能處理器的優(yōu)勢(shì)。
　?。?）定義了接收陣列天線坐標(biāo)形式，給出了兩種角度

3、測(cè)量算法的推導(dǎo)，在理想情況下和非理想情況下仿真分析了兩種測(cè)角算法的性能，驗(yàn)證了算法的有效性。然后對(duì)系統(tǒng)測(cè)角精度進(jìn)行了分析，給出了精度提高的方法。最后給出了角度測(cè)量算法在DSP中各部分的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
　?。?）介紹了三種基本跟蹤濾波算法的原理，給出了坐標(biāo)變換和運(yùn)動(dòng)模型的定義，仿真對(duì)比了α-β濾波和自適應(yīng)α-β濾波算法的性能。詳細(xì)介紹了如何在目前基于TMS320C6748的自跟蹤基帶單元數(shù)字板上實(shí)現(xiàn)跟蹤濾波算法。主要介紹了用于DSP與F

4、PGA的通信接口、角度預(yù)估在DSP中的計(jì)算方法、DSP程序的加載流程和程序優(yōu)化細(xì)節(jié)。
　　（4）基于整個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，本文對(duì)上述每個(gè)功能模塊進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。首先測(cè)試了FPGA與DSP之間的通信接口，驗(yàn)證了通信模塊的正確性。然后對(duì)角度測(cè)量算法進(jìn)行了硬件實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比理論值與測(cè)量值，分析角度測(cè)量算法的可行性和穩(wěn)定性。最后通過(guò)構(gòu)建閉環(huán)模擬測(cè)試系統(tǒng)對(duì)自跟蹤基帶單元板進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明跟蹤系統(tǒng)在載體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)實(shí)時(shí)