船載雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)的設(shè)計(jì).pdf

1、船在海上航行時(shí)，由于受到風(fēng)浪、潮汐等氣象環(huán)境的影響，會(huì)不可避免的產(chǎn)生橫滾和俯仰運(yùn)動(dòng)，影響船載雷達(dá)設(shè)備的正常工作，穩(wěn)定平臺(tái)是一種安裝在運(yùn)動(dòng)載體上的裝置，具有隔離運(yùn)動(dòng)載體擾動(dòng)的功能，因此，船載雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)的研究具有重要的意義。
　　本文首先分析了船體運(yùn)動(dòng)對(duì)船載雷達(dá)設(shè)備的探測(cè)能力和方位分辨能力的影響，為船載雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，并據(jù)此得出了本文的設(shè)計(jì)目的和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。根據(jù)雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)的指標(biāo)要求和功能分析，確定了穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的總

2、體方案，并完成了姿態(tài)信息采集單元、主控單元、執(zhí)行單元、穩(wěn)定機(jī)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)。其中姿態(tài)信息采集單元重點(diǎn)對(duì)傳感器的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和分析，并完成了陀螺儀的零偏校正。針對(duì)加速度計(jì)靜態(tài)性能好而動(dòng)態(tài)性能差，陀螺儀動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越而長(zhǎng)時(shí)間會(huì)有累積誤差的特點(diǎn)，利用兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)以提高角度精確度。通過(guò)對(duì)互補(bǔ)濾波法、四元數(shù)法和卡爾曼濾波法三種姿態(tài)解算方法的對(duì)比和分析，確定使用四元數(shù)法來(lái)完成最終姿態(tài)角的獲取。然后，在穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方

3、案的合理性，安裝實(shí)現(xiàn)了基于前述設(shè)計(jì)的穩(wěn)定平臺(tái)樣機(jī)。根據(jù)穩(wěn)定平臺(tái)樣機(jī)的尺寸和各器件的布局確定了主控制板的大小，完成了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)硬件原理圖的設(shè)計(jì)，最小系統(tǒng)的搭建和PCB設(shè)計(jì)，并完成了系統(tǒng)板的焊接和調(diào)試。針對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，完成了軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了姿態(tài)傳感器和微處理器之間的通信以及對(duì)電機(jī)的有效控制。
　　最后在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)和執(zhí)行效果實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)穩(wěn)定平臺(tái)樣機(jī)的下臺(tái)面擾動(dòng)時(shí)，上臺(tái)面能