運動平臺相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)角度測量與跟蹤實現(xiàn)研究.pdf

1、運動平臺相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)是一種高速運動目標實時跟蹤系統(tǒng)，在軍事與民用領(lǐng)域都扮演著越來越重要的角色。本文運動平臺主要指車、船、飛機和導彈等高速運動目標載體平臺。但由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中載體平臺的不規(guī)則運動，因此很容易導致收發(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)定通信是一個關(guān)鍵問題。自跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是角度測量和跟蹤濾波算法，精準快速的角度測量和跟蹤濾波算法有利于目標穩(wěn)定自動跟蹤。按照項目要求，本文以運動平臺相控陣衛(wèi)

2、星跟蹤系統(tǒng)角度測量和跟蹤實現(xiàn)為課題，重點研究了自跟蹤系統(tǒng)的角度測量算法和跟蹤濾波算法并進行仿真，并基于TMS320C6748實現(xiàn)了這兩種算法。具體研究內(nèi)容為以下幾點：
　?。?）對自跟蹤系統(tǒng)的總體方案進行設計，給出了系統(tǒng)硬件框圖、系統(tǒng)工作流程和時序設計，簡要闡述了跟蹤過程的方案設計，然后描述了TMS320C6748的結(jié)構(gòu)和特點以及自跟蹤系統(tǒng)選擇這一款浮點功能處理器的優(yōu)勢。
　?。?）定義了接收陣列天線坐標形式，給出了兩種角度

3、測量算法的推導，在理想情況下和非理想情況下仿真分析了兩種測角算法的性能，驗證了算法的有效性。然后對系統(tǒng)測角精度進行了分析，給出了精度提高的方法。最后給出了角度測量算法在DSP中各部分的實現(xiàn)細節(jié)。
　?。?）介紹了三種基本跟蹤濾波算法的原理，給出了坐標變換和運動模型的定義，仿真對比了α-β濾波和自適應α-β濾波算法的性能。詳細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、角度預估在DSP中的計算方法、DSP程序的加載流程和程序優(yōu)化細節(jié)。
　?。?）基于整個運動平臺相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，本文對上述每個功能模塊進行了系統(tǒng)測試。首先測試了FPGA與DSP之間的通信接口，驗證了通信模塊的正確性。然后對角度測量算法進行了硬件實驗，通過對比理論值與測量值，分析角度測量算法的可行性和穩(wěn)定性。最后通過構(gòu)建閉環(huán)模擬測試系統(tǒng)對自跟蹤基帶單元板進行了測試。測試結(jié)果表明跟蹤系統(tǒng)在載體高速運動時能夠自動實時