基于Simulink的车载"动中通"伺服系统的仿真研究

在分析“动中通”伺服系统关键技术即天线稳定与波束跟踪的基础上,引入了实际行车时可能会遇到的阴影问题。给出了一种把天线稳定和波束跟踪相结合的方法,建立了基于Matlab/Simulink的仿真模型,进行了“动中通”伺服系统的仿真研究,并给出了仿真结果。仿真结果表明该方法不仅具有有效性,而且对于误差的修正时间也比较短,还能克服阴影带来的问题,对“动中通”伺服系统的研究设计具有实际意义。     

移动卫星通信系统组合姿态估计算法

针对宽带移动卫星通信系统传感器直接融合姿态估计算法易受外界因素干扰、估算误差难以校正的问题,提出了一种移动卫星通信系统组合姿态估计算法。该算法以移动卫星地球站载体的位置误差、速度误差和姿态误差为系统状态量,建立了9状态的组合导航姿态估计模型;通过使用GPS航向角辅助观测解决了组合姿态估计算法航向角可观性弱、姿态角估计值易发散的问题;通过将转弯判断规则和Sage-Husa自适应控制算法进行融合,降低了GPS航向角测量误差对姿态估计的影响,提高了组合姿态估计算法的精度。实验结果表明:移动卫星通信系统组合姿态估计算法计算简单、实时性好,姿态估计精度优于传感器直接融合算法,其姿态估计误差可控制在±0.5°以内,最小均方误差值小于0.4,满足低成本宽带移动卫星通信波束对准要求。     

多相关器结构GNSS码鉴相器最优化设计

调制信号的抗多径和无模糊跟踪是现代全球导航卫星系统接收机码环设计中需要解决的两个重要问题。提出了一种基于优化算法的码鉴相器设计方法,该方法使用多相关器结构,以组合权值为优化变量,根据无模糊跟踪要求给出了约束条件。以多径包络面积为目标函数建立了非线性最优化问题,提出了一种基于曲线赋形技术的优化初值设置方法。仿真结果表明,与传统的鉴相器相比,所设计的鉴相器具有更好的抗多径性能,且能实现对二进制偏移载波调制信号的无模糊跟踪。     

稀布同心圆环阵列的优化设计

针对有阵列孔径以及阵元间隔约束的均匀激励稀布同心圆环阵列综合问题,提出了一种改进的差分进化算法,首先,构造了圆环数量的映射函数,解决了圆环数量不同的个体同时参与优化迭代的问题;其次,结合差分进化算法和和声搜索算法,引入随机噪声以提升种群的多样性,建立了动态变化的种群保留概率和变异概率模型,提高了优化算法的全局搜索能力;最后,进行了仿真实验,实验结果证明了算法的有效性。     

基于合成相关函数的Cosine-BOC信号无模糊跟踪方法

二进制偏移载波（binary offset carrier,BOC）调制信号的自相关函数具有多峰性,导致全球导航卫星系统（global navigation satellite systems,GNSS）接收机同步阶段容易产生误捕和模糊跟踪。针对此问题,提出了一种基于合成相关函数的Cosine-BOC信号无模糊跟踪方法。该方法通过设计两路本地辅助信号的波形,与接收BOC信号进行相关运算,构造出无边峰的合成相关函数,实现无模糊跟踪。理论分析与仿真结果表明,该方法能够完全消除BOC自相关函数边峰,保持主峰的宽度,有效地提高了码跟踪的可靠性,同时具有较好的多径抑制能力,且适用于任意阶数的Cosine-BOC调制信号。     

非奇异快速终端滑模液位跟踪控制

针对传统终端滑模控制中控制输入奇异和收敛时间长的问题,提出了一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制方法.该方法由NFTSM滑模面和控制律组成.在此框架下,首先通过在非奇异终端滑模面中引入指数函数和符号函数来设计NFTSM滑模面,其中指数函数用来加快状态远离平衡点时的收敛速度,符号函数用来提升系统稳定性.然后,基于NFTSM滑模面来设计由等效控制输入和切换控制输入构成的NFTSM控制律,该控制律具有能同时实现控制输入非奇异和系统状态有限时间内快速收敛的优势.最后,根据给出的耦合双容水箱模型数学描述,将NFTSM方法应用于耦合双容水箱液位控制中,设计了NFTSM液位跟踪控制器.仿真证明,在存在外扰且参数摄动25%条件下,该控制系统仍能精确跟踪给定液位,表明了NFTSM控制方法的有效性和鲁棒性.     

宽带移动卫星通信低成本组合姿态确定算法

针对现有低成本微机械惯性器件无法满足宽带移动卫星通信系统在机动状态下天线指向精度的问题,提出了微机械惯性测量单元与闭环跟踪信息相结合的姿态确定算法.该算法在航向上引入闭环跟踪的指向偏差角,经PI控制器反向校正航向陀螺的漂移误差,并利用跟踪指向信息的低频分量和陀螺的高频分量估计航向角.在横滚和俯仰上,首先以改进欧拉角作为状态向量,根据陀螺角速率信息和加速度计的重力场信息分别建立状态方程和测量方程;然后依据航向角速率和俯仰角偏差对载体运动状态进行判别,并在载体机动下调整方差矩阵以依赖陀螺进行姿态估计,克服机动加速度的扰动.实验结果表明,该算法与自适应卡尔曼滤波器相比,在载体机动状态下精度更高,其航向估计精度在±0.8°,倾角在±0.5°内,满足动中通姿态稳定精度要求.