船载电视跟踪仪自稳定问题研究

发布时间：2017-06-07 05:10

  本文关键词：船载电视跟踪仪自稳定问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船载电视跟踪仪与陆基电视跟踪仪的主要区别是跟踪测量受到载体运动的干 扰。船体在海面上受风、浪、流的影响而发生周期性的横摇、纵摇和艏摇运动。 直接安装在甲板上的电视跟踪仪将跟随船体发生同样幅度的摇摆运动,从而使视 轴摆动,造成电视图像模糊,甚至丢失目标。为了保证电视跟踪仪海上跟踪测量 的平稳性和准确性,必须采取稳定措施隔离船体摇摆对电视跟踪仪视轴的扰动。 因此,当直接把电视跟踪仪安装在甲板上并且与惯性导航系统刚性连接时,电视 跟踪仪的自稳定问题就成为这种测控方案的关键所在。 本文简要介绍了电视跟踪仪外弹道测量原理,详细分析了船体横摇、纵摇和 艏摇运动对电视跟踪仪跟踪性能的影响。基于惯性导航系统给出的横摇和纵摇位 置数据,建立了忽略艏摇的两自由度船摇自稳定数学模型,并且在MATLAB6.5 仿真环境中采用前馈控制技术进行了两自由度船摇自稳定系统的数字彷真,指出 了两自由度船摇自稳定模型的局限性。 本文通过严密地推导,首次建立了包含艏摇的完整的三自由度船摇自稳定模 型,弥补了现有资料只针对横摇和纵摇建模的不足。在建模过程中提出并证明了 一个新的规则-左乘规则,为船摇自稳定模型的建立和应用提供了一种坐标变换 方法的指导规则。通过编写船摇自稳定建模的MATLABS函数实现了三自由度船 摇自稳定系统的仿真,其隔离度能够达到40 dB。这在实际中可以提高电视跟踪 仪的跟踪精度和平稳性,也有利于增加作用距离,使电视图像清晰,能够实现船 载电视跟踪仪的自稳定功能。
【关键词】：船载电视跟踪仪 自稳定 坐标变换 左乘规则 隔离度
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U665
【目录】：

• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10
• 1.2 船载电视跟踪仪10-15
• 1.2.1 电视跟踪仪10-14
• 1.2.2 船载电视跟踪仪14-15
• 1.3 国内外船载电视跟踪仪技术的发展状况及趋势15-17
• 1.4 本论文的主要研究内容及意义17-18
• 第2章 船载电视跟踪仪自隐定基本原理18-25
• 2.1 船体运动对电视跟踪仪跟踪性能的影响18-20
• 2.1.1 船舶运动规律18
• 2.1.2 平动运动时电视跟综仪跟踪踪性能的影响18-19
• 2.1.3 摇摆运动对电视跟踪仪跟踪性能的影响19-20
• 2.2 跟踪伺服系统受船摇影响的仿真20-23
• 2.2.1 仿真思想20
• 2.2.2 跟踪伺服系统不受船摇影响时仿真20-21
• 2.2.3 跟踪伺服系统受船摇影响时仿真21-23
• 2.3 船载电视跟踪仪船摇自稳定原理23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 两自由度船摇自稳定系统建模及仿真25-34
• 3.1 坐标系及船摇参数定义25-26
• 3.2 两自由度船摇位置自稳定系统建模26-28
• 3.2.1 大地极坐标变换为大地直角坐标26
• 3.2.2 大地直角坐标变换为甲板直角坐标26-27
• 3.2.3 甲板直角坐标变换为甲板极坐标27
• 3.2.4 船摇位置自稳定模型27-28
• 3.3 两自由度船摇速度自稳定系统建模28-30
• 3.3.1 大地船摇速度变换为甲板船摇速度28-29
• 3.3.2 甲板船摇速度变换为视轴扰动速度29-30
• 3.3.3 船摇速度自稳定模型及模型验证30
• 3.4 两自由度船摇自稳定系统数字仿真30-33
• 3.4.1 不考虑艏摇输入30-32
• 3.4.2 考虑艏摇输入32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 三自由度船摇自稳定系统建模及仿真34-49
• 4.1 坐标系及船摇参数定义34-35
• 4.2 船摇自稳定系统建模步骤35-36
• 4.3三自由度船摇位置自稳定系统建模36-38
• 4.3.1 大地极坐标变换为大地地直角坐标36
• 4.3.2 大地直角坐标变换为甲板直角坐标36-37
• 4.3.3 甲板直角坐标变换为甲板极坐标37
• 4.3.4 船摇位置自隐定模型37-38
• 4.4 三自由度船摇速度自稳定系统建模38-41
• 4.4.1 大地船摇速度变换为甲板船摇速度38-39
• 4.4.2 甲板船摇速度变换为视轴扰动速度39-40
• 4.4.3 船摇速度自稳定模型40
• 4.4.4 两种船摇速度自稳定模型的比较40-41
• 4.5 左乘规则41-44
• 4.5.1 左乘规则定义41
• 4.5.2 左乘规则推证41-42
• 4.5.3 左乘规则验证42-44
• 4.6 三自由度船摇自隐定系统数字仿真44-48
• 4.6.1 仿真原理44-45
• 4.6.2 三自由度船摇自稳定系统建模的S函数实现45-47
• 4.6.3 三自由度船摇自稳定仿真的结果分析47-48
• 4.7 本章小结48-49
• 第5章 结论与展望49-50
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文50-51
• 致谢51-56
• 附录56-57
• 研究生履历57

【引证文献】

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本文编号：428236