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船用稳定跟踪平台关键技术研究

作 者: 孙波
导 师: 祝海涛
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 稳定跟踪平台 GPS动态定位 跟踪控制 小波去噪
分类号: U661.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


船用稳定跟踪平台是船舶可搭载的重要试验设备,它能够不断地测量平台的姿态和位置的变化,以隔离船舶在大海中由于受到各种扰动带来的影响,保持平台架设设备的姿态稳定;并通过跟踪控制,带动架设设备指向跟踪目标,完成既定任务。目前,关于船用稳定跟踪平台的研究发展迅速,其应用也越加广泛。本文以某综合试验平台系统为背景,在进行系统总体设计的基础上,着重讨论了船用稳定跟踪平台分系统的GPS跟踪控制及GPS姿态信息的滤波。本论文主要对以下几个方面进行了研究:根据综合试验平台系统的使用要求,确定整个系统的结构组成,在此基础上,对各个分系统进行分析,明确各分系统的组成原理及实现功能,并对分系统的主要组成元件进行了选择。研究利用GPS动态定位信息对稳定跟踪平台进行跟踪控制,分析、明确实现过程,包括差分定位的实现和稳定跟踪平台转动角度的计算,并进行平台跟踪控制系统的硬件设计及控制算法的软件设计。研究利用小波分析方法对稳定跟踪平台的含噪GPS姿态信息进行降噪处理,分析小波变换去噪原理、去噪方法和姿态信息误差产生原因,研究采用小波阈值去噪法对姿态信息去噪的实现过程。最后,对GPS跟踪控制效果和小波去噪算法分别进行检验和分析。利用红外跟踪器的输出信息对GPS跟踪控制效果进行检验,证明满足动态跟踪精度。分析小波阈值去噪法中不同作用因素的影响,构造出综合性能较好的去噪方法,并将时域均值去噪与小波去噪的数据处理结果进行对比,体现小波分析方法的特点。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 课题研究目的和意义  11-12
  1.2 国内外相关领域的研究动态  12-16
    1.2.1 小波分析及小波去噪发展概况  12-15
    1.2.2 GPS动态定位发展概况  15-16
  1.3 本论文的研究内容  16-18
第2章 平台系统总体设计  18-30
  2.1 系统功能及总体设计方案  18-20
  2.2 船用稳定跟踪平台分系统  20-24
    2.2.1 稳定平台  21-22
    2.2.2 跟踪转台  22-24
  2.3 数据录取处理显示分系统  24-25
  2.4 船舶姿态测量与定位分系统  25-28
  2.5 数据传输设备  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 稳定跟踪平台GPS跟踪技术研究  30-48
  3.1 GPS动态差分定位的实现  30-34
    3.1.1 基准站实现功能  31-32
    3.1.2 移动站1实现功能  32-33
    3.1.3 移动站2实现功能  33-34
  3.2 GPS跟踪平台转动角度的计算  34-38
    3.2.1 GPS跟踪的坐标系转换  34-38
    3.2.2 平台转动角度的计算  38
  3.3 GPS跟踪控制系统硬件设计  38-41
  3.4 GPS跟踪控制软件设计  41-47
    3.4.1 控制算法设计  41-43
    3.4.2 系统软件设计  43-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章 基于小波分析的GPS姿态信息去噪  48-61
  4.1 小波分析基础  48-52
    4.1.1 小波函数定义及小波变换  48-49
    4.1.2 多分辨率分析及Mallat算法  49-52
  4.2 小波分析信号去噪  52-56
    4.2.1 小波去噪基础  52
    4.2.2 小波去噪方法简述  52-53
    4.2.3 小波阈值去噪法  53-56
  4.3 GPS姿态信息小波去噪  56-60
    4.3.1 GPS姿态信息的误差分析  56-58
    4.3.2 GPS姿态信息小波去噪  58
    4.3.3 小波去噪算法实现  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 跟踪效果检验及去噪算法分析  61-80
  5.1 GPS跟踪效果检验  61-66
    5.1.1 红外跟踪器相关简介  61-62
    5.1.2 跟踪效果检验  62-66
  5.2 小波去噪算法的实例分析  66-79
    5.2.1 小波去噪算法分析  66-75
    5.2.2 小波去噪与时域均值法去噪的比较  75-79
  5.3 本章小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-87
致谢  87

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶性能试验与设备
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