高性能车载目标跟踪系统设计

发布时间：2020-08-09 10:41

【摘要】：无人机作为现代科技的产物,已被广泛应用于军事,其具有灵活机动、隐蔽性高、不怕伤亡等显著特点。在美对伊战争中,美国就用了10多种型号的无人机,用于目标捕获、侦察、目标打击评估、火力支持等各个方面,起到了非常重要的作用。因此,对无人机技术的深入研究是今后战争的需要,是非常有必要的。该项目隶属于某无人飞机研究课题的地面侦查分系统,着重于设计和研究了天线分系统中控制跟踪部分。工程要求该车载机动地面站可以快速自动找到飞行中的无人机,并进行对准跟踪,建立可靠数据信道链路,并随时可以传输数据。由于是机动站,因此要求可以在任何地形下完成上述要求。本文先从天线子系统的设计目标开始介绍,对天线形式、座架形式进行了选择和设计,然后又探讨了伺服设计总体方案,包括跟踪方式的选择,坐标系的选择与变换,稳定平台的选择与设计,轴角角度编码方式的选择等,在伺服设计总体方案的基础上我们接着开始介绍伺服系统的硬件设计,硬件设计中分别介绍了ACU天线控制单元和ADU天线驱动单元的硬件设计,还介绍了伺服控制设备的外围设备单脉冲跟踪接收机的设计。在ACU中,我们以中嵌科技公司的ARM控制盒为中心,搭建人机交互平台,阐述ARM盒对键盘和液晶、GPS和罗盘的连接和控制,以及介绍了GPS和罗盘的选型、外围电路、通信接口的设计。在ADU中,我们以C8051F040单片机为核心,搭建了CAN总线电路,设计了以CPLD芯片作为电机驱动器的脉冲发生装置电路,以限位开关和光电隔离模块搭建成的安全保护电路,介绍了电机驱动器和电机的选择。硬件设计介绍完之后,开始介绍软件设计,我们先从伺服控制软件的整体结构开始设计,然后分别介绍了运行在ARM芯片上的主控程序的主要功能,运行在C8051F040单片机上的驱动控制程序,运行在CPLD芯片上的驱动程序的主要功能。在软件部分的最后我们介绍了天线伺服系统的操作流程。在设计完成之后,我们对整个伺服系统的调试过程进行了介绍,这个过程使伺服设备从生产到使用,在以上的基础上我们对整个天线系统性能进行了测试,给出了测试结果,证明应用此系统可以实现对无人机快速、精确跟踪,系统的可靠运行实现了研究目标,同时伺服跟踪部分结构简单、性能高。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ810.3
【图文】：

舱外设备外形三维图

图 2-3 X-Y 型座架[5]-E 型天线座架可以进行坐标转换，公式如下：换至俯仰方位型xytgA sinθ ctgθxysinE cosθ cosθ型转换到 X-Y 型tgθsinActgEx sinθcosAcosEy θ0Y °,且下轴转动方向为南北,X-Y 型天座可以实现过顶跟踪，因此此种形式座架常用在和飞船过顶飞行时离地面最近，信号最强。采用此

图 2-4 极轴型座架面跟踪天线系统是具有灵活机动性好的车载站，且架就要选择重量轻，体积小，稳定性好，强度高的座架分为方位和俯仰两部分，方位部分由方位转动座、方位驱动装置、方位同步装置、方位保护装置俯仰转筒、俯仰驱动装置、俯仰同步装置、俯仰保图2-6 极轴式天线

【参考文献】

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本文编号：2787002