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物联网-智慧交通-多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研究.pdf
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物联网-智慧交通-多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研究.pdf
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多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研制
3
enhance the system synthesis performance and have solved many kinds of
tracks pattern smooth switch.
This dissertation uses the digital control method to solute the digital
dynamic process adjustment, applies two-time transition method to
realize non-over modulation transient process by not to change the
corrective network and has guaranteed the system rapidity and the quite
small response time.
Key word:multi-sensors,stable tracking,expand band width, Digital con
-trolling
多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研制
1
目
录
第一章
引言
................................................................................................................ 1
1.1 多传感器综合测量及精确控制系统产生的背景 ....................... 1
1.2 多传感器综合测量系统的主要技术 ................................. 1
1.2.1
多传感器数据融合技术
....................................................................... 1
1.2.2 高速率高稳定度的数字控制技术和回路补偿技术 ........................... 2
1.2.3
连续变焦距望远镜用于跟踪测量
....................................................... 2
1.2.4 连续波雷达测量技术 ........................................................................... 2
1.3 多传感器综合测量系统的重要意义 ................................ 3
1.3.1
首开了国内测控系统和雷达集成的先河
.......................................... 3
1.3.2 国内首次实现光电测量系统的全光波谱段覆盖 ............................ 3
1.4 国内外测控技术和测量系统的发展现状 ............................. 3
1.4.1
国外光学测量系统的发展现状
.......................................................... 4
1.4.2 国内光电跟踪测量设备及其 ATC 技术的发展状况 .............................5
1.4.3
光电测量设备的发展趋势
.................................................................. 5
1.5 本文研究重点及技术路线 ........................................ 6
第二章 多传感器测量系统跟踪控制系统的组成及特点 ...................................... 7
2.1 系统的组成 .................................................... 7
2.1.1
系统工作原理
...................................................................................... 8
2.1.2 系统的组成部分 .................................................................................. 8
2.2 系统的技术指标 ............................................... 10
2.3 系统的特点 ................................................... 10
2.4 本章小结: ................................................... 11
第三章
控制系统的设计
........................................................................................ 13
多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研制
2
3.1 概述 ......................................................... 13
3.2 跟踪方式和功能 ............................................... 13
3.3 跟踪控制分系统基本结构 ....................................... 14
3.3.1
速度回路
............................................................................................. 14
3.3.2
位置回路
............................................................................................ 15
3.4 回路结构设计 ................................................. 16
3.4.1
速度回路结构设计
............................................................................ 16
3.4.2 位置回路结构设计 ............................................................................ 23
3.5 单杆半自动跟踪系统设计 ........................................ 26
3.6 多传感器数据融合的实现 ....................................... 27
3.6.1 多传感器数据融合方法 .................................................................... 28
3.6.2
数据融合控制设计
............................................................................ 30
3.7 本章小结 ..................................................... 30
第四章 扩展带宽控制技术 .................................................................................... 31
4.1 控制带宽同跟踪精度的关系 ...................................... 31
4.2 影响系统带宽的因素 ........................................... 32
4.2.1 采样、保持及延迟对带宽的影响 .................................................... 33
4.2.2
结构谐振对控制系统带宽的影响
.................................................... 33
4.3 扩展带宽及回路补偿控制技术 ................................... 35
4.3.1 前馈控制技术 .................................................................................... 35
4.3.2
抑制谐振峰提高带宽的控制方法
.................................................... 38
4.3.3 利用雷达的测距数据实现共轴跟踪控制 ......................................... 39
4.4 本章小结 ..................................................... 43
第五章
数字信号处理
............................................................................................ 44
多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研制
3
5.1 数字滤波器的设计 ............................................. 44
5.2 单片数字信号处理器及其在稳定控制系统中的应用 ................. 44
5.2.1 DSP 控制器结构和主要特征 ............................................................ 45
5.2.2
片内外设及其在系统中的应用
........................................................ 45
5.2.3
数字校正器实现中的几个问题
........................................................ 48
5.3 改善数字随动系统过渡过程方法 ................................. 49
5.3.1
引起超调的原因
................................................................................ 50
5.3.2 超调现象的抑制 ................................................................................ 51
5.4 本章小节 ..................................................... 53
第六章
控制系统试验及分析
................................................................................ 54
6.1 利用雷达测距的共轴跟踪试验 ................................... 54
6.2 系统正弦引导跟踪试验 ......................................... 55
6.3 动靶标跟踪试验 ............................................... 56
6.4 阶跃跟踪试验 .................................................. 57
6.5 实验检测数据 ................................................. 58
第七章
结论与展望
.................................................................................................. 59
参 考 文 献 .............................................................................................................. 61
多传感器综合测量系统跟踪控制分系统研制
1
第一章
引言
1.1 多传感器综合测量及控制系统产生的背景
随着武器系统的发展,其突防和反突防能力的不断增强,使得全天候、全空
域目标试验也不断增多,所以要求试验设备也能进行全光波谱段都能进行测量,
而采用早先的单一传感器提供的信息已经无法满足跟踪性能的需要,基于此,
多传感器测量系统便应运而生,而多传感器系统的出现必然对光电捕获跟踪控
制系统的要求也就越来越高,因为探测目标的机动性增强、速度更快、目标更
暗,使得跟踪控制更加困难。虽然目前我们研制的光电跟踪系统大多为典型的
多传感器系统,但在目标跟踪过程中,仍采用的是单传感器切换的跟踪模式,
从而限制了跟踪系统的多个传感器更好的发挥其效能,也一定程度上制约了跟
踪系统的跟踪准确性和跟踪平稳性。
为适应不同目标的跟踪测量,光电测量设备由最初的主光学摄影系统加单杆
半自动操作发展为具有可见光、红外、激光、微波等多种光电测量手段的全自
动综合测量系统。多传感器的使用提高了信息的可信度,因为利用多传感器能
够更加准确地获得环境与目标的某一特征或一组相关特征,整个系统所获得的
综合信息与任何单一传感器所获得的信息相比,具有更高的精度和可靠性。各
个传感器性能相互补充,收集到的信息中不相关的特征增加了,整个系统所获
得了任何单个传感器所不能获得的独立的特征信息,可显著提高系统的性能,
使多传感器系统不易受到自然现象或外界的干扰。另外,与传统的单个传感器
系统相比,在相同的时间内,多传感器系统能够获得更多的信息,从而降低了
获得信息的时间开销,这在测量运动速度快的目标时尤为重要。由于多个传感
器所采集的信息具有冗余性,当系统中有一个甚至几个传感器出现故障时,尽
管某些信息减少了,但仍可由其他传感器获得有关信息,使系统继续运行,系
统的容错能力和综合性能都有很大的提高。
1.2 多传感器综合测量系统的主要技术
1.2.1 多传感器数据融合技术
多传感器融合技术是近几年发展起来的一门新兴技术,已广泛应用于军事领
域,并逐渐在航天、遥感、智能制造系统等领域得到应用。多传感器融合技术
实际上是一种多源信息的综合技术,通过对来自不同的传感器(信息源)的数
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