Организация наведения на спутник-ретранслятор в железнодорожном комплексе связи на основе траекторной фильтрации измерений антенного датчика

• Автор: Пыхов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Обзор бортовых систем спутниковой связи. Постановка задачи
1.1 Структура и методы организации спутниковой системы связи
1.1.1 Структура и принципы функционирования системы передачи цифровой информации
1.1.2 Методы модуляции и помехоустойчивое кодирование в спутниковых линиях связи
1.1.3 Отношение сигнал/шум. Достоверность приема информационного сигнала
1.1.4 Роль точности и стабильности наведения в обеспечении качества приема и передачи информационного сигнала
1.2 Обзор бортовых спутниковых телекоммуникационных систем
1.5 Выводы по принципам организации наведения в бортовых системах спутниковой связи
1.6 Постановка задачи
2 Базовые математические и программные модели
2.1 Модель траекторий спутника
2.1.1 Движение спутника в геоцентрической и топоцентрической с.к
2.1.2 Модель движения поезда
2.1.3 Строительная система координат транспортного средства
2.1.4 Траектории спутника в строительной с.к. ТС
2.2 Модель антенного датчика
2.2.1 Диаграмма направленности зеркальной антенны
2.2.2 Диаграмма направленности прямоугольной ФАР
2.2.3 Методы формирования пелснгационных каналов
2.2.4 Суммарно-разностный метод измерения угловых координат
2.2.5 ДН суммарного канала и потери на обзор
2.3 Модель сервопривода
2.4 Выводы к главе
3 Методика построения бортовой системы наведения. Измерение координат антенным датчиком
3.1 Методика построения бортовой системы наведения
3.2 Измерение координат антенным датчиком
3.2.1 Измерение угловых координат
3.2.2 Ошибки измерения угловых координат спутника антенной системой
3.2.2.1 Быстроменяющаяся ошибка измерения угловых координат
3.2.2.2 Медленноменяющаяся ошибка измерения угловых координат
3.3 Выводы к главе
4 Обоснование выбора и характеристики исследуемых траекторных фильтров
4.1 Общая постановка задачи калмановской фильтрации. Обоснование выбора фильтров с конечной эффективной памятью
4.2 Характеристики исследуемых траекторных фильтров
4.3 Выводы к главе
5 Анализ комбинированных схем коррекции с применением траекторных фильтров в системе управления механическим позиционированием антенного луча
5.1 Общие положения
5.2 Общая структурная схема и методы коррекции системы слежения
5.3 Варианты схем коррекции
5.4 Передаточная функция, рекуррентное уравнение и показатель колебательности системы слежения
5.5 Условия астатизма
5.6 Модель ошибок. Постановка задачи параметрической оптимизации звеньев коррекции системы управления
5.6.1 Модель ошибок
5.6.2 Постановка задачи параметрической оптимизации звеньев коррекции системы управления
5.7 Допустимый уровень потерь на обзор
5.8 Параметры моделирования
5.9 Анализ результатов расчетов для различных вариантов схем коррекции и вида траекторных фильтров
5.10 Зависимость точности слежения от параметров антенной системы и внешних возмущений
5.10.1 Зависимость точности слежения от ширины ДН антенного датчика
5.10.2 Зависимость точности слежения от электромагнитной постоянной времени
5.10.3 Зависимость точности слежения от времени задержки
5.10.4 Оптимизация параметров звеньев коррекции при различных отношениях сигнал/шум
5.10.4.1 Диапазон отношения сигнал/шум
5.10.4.2 Зависимость точности слежения от отношения сигнал/шум ц
5.10.5 Зависимость точности слежения от медленноменяющейся ошибки
5.10.6 Оценка влияния возмущающего момента на ошибку слежения
5.11 Моделирование системы автоматического слежения в среде БипиПпк
5.12 Выводы к главе
6 Методы наведения при независимом проектировании антенной измерительной системы и системы управления приводом для случая механического сканирования
6.1 Общие положения

Используется метод “механического размывания”: антенный луч прокачивается по синусоидальному закону в пределах угла ± 1° по азимуту, оценка положения спутника производится по максимальному уровню сигнала. Этот метод дает потери не более 0,3 дБ и ошибку определения положения спутника 0,2°.
Антенная система обеспечивает поиск по азимуту в секторе 360° и обнаружение в течение не более 5 с, компенсирует повороты ТС по курсу со скоростью до 607с и углы крена и тангажа ±6°. Антенна имеет широкую ДН по углу места (12°), позволяющую компенсировать крен ТС. Механическое управление положением антенны осуществляется только по азимуту. Первичное направление на спутник и соответствующий угол поворота антенны определяется как интегрированное показание инерциального датчика угловой скорости (разомкнутая петля). Результирующая ошибка наведения определяется при механической прокачке и используется в петле обратной связи для коррекции положения антенны.
Для компенсации ухода нуля датчика используется контур обратной связи с шириной полосы 0,1 Гц. При исчезновении сигнала от спутника длительностью до 10 с за счет препятствий сопровождение по азимуту производится путем интегрирования показаний азимутального инерциального датчика угловой скорости. При длительных исчезновениях сигнала (затенение зданием) производится повторный поиск спутника.
Система для приема ТУ- сигнала со спутника «КогеаваЬ). В работах [62, 74] описывается мобильная система для приема ТУ- сигнала в Ки-диапазоне со спутника телевизионного вещания «Когеаьа!» с борта микроавтобуса и автомобиля. Система разработана в ОАО “Радиофизика” (Москва) совместно с Научно-исследовательским институтом электроники и телекоммуникаций ЕТШ (Южная Корея), технически реализована и успешно прошла испытания. В системе используется фазированная решетка, осуществляется электронное сканирование по углу места и механическое — по азимуту. Внешний вид установки показан на рисунке 1.2.