两轴瞄准稳定平台系统的最优实现
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纬度 信号 来 控制 天线 运 动 ，从 而排 除 了机 座 的线
Ｉ
Ｌ ＿ ｆ
图２ 单 路 扫 描 控 制 组 成 框 图
收 稿 日期 ：０１ — ３ ０ ２ ００ —３
Ｗ Ｗｅ ｄ￣ｎ ２ １ ． 电 子 元 嚣 件 主 用 ４ Ｗ ． ｃ ０ ０７ ｃ ｃ ９
第 １卷 ２
第１卷 ２
期 ２１ ７ ０ 年月 ０ 第７
镶 钳参
Ｖ１ ｏ ０１Ｎ． ． ７ ２
Ｊ ｌ．２ ０ ｕ ｙ ０１
ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ １ ． ．１ ｏ： ． ９ ．ｓ ．５ ３ ４ ９ ．０ ００ ０ ６ １ ９ ｊｓ ７
两轴 瞄准稳 定平 台系统 的最优实现
车 体姿 态 信 息
Ｐ，Ｒ ，Ｈ ，
炮 塔转 动信 息
Ｙ
控 制 系 统计 算机
方 位 高 低 编 码
差两 个 分量 。但 是 ，影 响测 角精 度 和伺 服 系统 精 度 的系 统误差 分 量 常常 比 随机误 差 分量 要 大 ，因
此 ．如何 减 少 系统误 差 就成 为提 高伺 服 系统 和雷
成 如 图２ 示 。 所
航 参数 ．故 可完 成 稳定 控 制 。下 面 以重 庆 巴 山仪
器 厂开 发 的一种 新 的卫 星 天线 的 稳定 与 跟 踪 系统
为 例来进 行 分析 。该 系统 采用 捷联 式 激 光 陀螺 惯 性 导航 系 统 ｆＩ Ｓ Ｌ Ｎ ）的 数学 平 台来 给 出天 线 相 对 于地 理 坐标 系 的控 制信 号 ，以使 天线 能稳 定 在 地 理 坐标 系 中不受 机座 角 运 动 的干扰 ，这种 系统 称 为捷 联 式 陀 螺稳 定 系 统 。 该 系统 采 用 Ｌ １ Ｓ １ Ｖ 的经
种稳 定 观测 目标 的平 台 。本 设 计 基 于激 光 陀螺 由度速 率 陀螺 稳定 平 台 的若 干关 键技 术 ，以便 为
捷 联惯 导稳 定 系统 原 理 ，主要 研 究 基 于两 个单 自
索 控 制来 提高 整个 系 统 的精 度 。
Ｇ Ｓ卜— 激光 陀螺惯导系统 Ｐ 移动 载体角度与经纬度
燮 卜 奎 叫 茎
自动 控 制 搜 索控 制
图 １ 用 Ｌ ＮＳ 成 的 移 动 卫 星 通 信 天 线 稳 定 系 统 框 图 Ｉ 组
该 系 统设 计 的极 值 搜索 控 制是 一 种 螺旋 收 敛 型 圆锥 控 制 方式 ，它 由时 间合 成 正交 的 两路 正余
弦 信 号 分 别 加 在 空 间 上 成 正 交 的 两根 轴 而 组 成 ， 并 采用 极 值控 制 方法 自动 扫描 搜索 以寻 找通 信 卫 星 ，从 而 使 系统 跟踪 卫 星 时 的误 差 为 最小 ，其组
第７ 期
电子元 器 件 壶 用
Ｅｌ ｔｏ ｉ ｍ ｐ ｎｅ ｔ＆ Ｄｅ ｉ ｅＡｐ ｉ ａｉｎｓ ｅｃｒ ｎ ｃＣｏ ｏ ｎ ｖ ｃ ｐｌｃ ｔ ｏ
Ｖ０ ．２ Ｎｏ７ １１ ．
２ ０ ７ ０１ 年 月
Ｊ ｌ ．２ ０ ｕｙ ０１
２ 两 轴 瞄 准 稳 定 系统 方 案
雷达 的测 角误 差 一般 包括 随 机误 差 和 系统 误
高精 度 、高 可靠性 的稳定 平 台提供 可行 方 案 。
１ 捷 联 惯 导 稳定 系 统 的 工 作 原 理
捷联 惯 导 稳 定 系统 是 将 惯性 敏 感 器 件 ｆ 陀螺 或 加速 度 计１直接 捆 绑 在 承载 机 体 上 。 由 于捷 联 系 统敏感 器 件 可 以直 接给 出载 体 坐标 系 的所 有 导
王 晖 ．李 小松
（ 西安 电子 工程研 究所 ，陕西 西安 摘 ７０ ０ ） １ １０
要 ：稳 定 系统是 集搜 索 、跟 踪 功 能 于一体 的 天线 驱动 系统 的重要 组 成部 分 ，其主要 特 点
是 高精 度 （ 踪）和 宽调 速 范 围。文 中给 出了在 载体扰 动情 况下 ，隔 离载体 扰 动 ，提 高 系统 跟
工
天线 座
达测 角精 度 的一 个重 要 因素 。系 统误 差 通 常是 由 动 态 滞 后 、天 线 座 不 水 平 、方 位 与 俯 仰 轴 不 正
交 、电轴 偏 斜 、地 球 重力 异 常 引 起 的 重力 下垂 、
运 动干 扰 ；同时 ，系 统 中还 有辅 助 的 自动极 值 搜
索 控 制 ，故 可使 系统 跟 踪 卫 星 时 的误 差 为 最小 。
此外 ．系统 还 可利 用 准确 跟踪 卫 星 的信 息来 校 正
导航 系统 中的陀 螺 因长 时间工 作 引起 的漂移 。 采用 ＬＮ 组成 的移 动卫 星通 信 天线 稳定 系统 ＩＳ 如 图 １ 示 。该 系 统 基 本 上是 通过 ＬＮ 提 供 的姿 所 ＩＳ
精度 、保 证跟 踪低 速 平稳 性的 相 关设计 方 法。 关键词 ：稳定 跟踪 系统 ；卡 尔曼滤 波 Biblioteka 直流 伺服 系统 ；速 率 陀螺
０ 引 言
稳 定平 台是精 确 定位 、跟踪 、制 导 和测 角 测 距 等 系统 的 一个 重要 组 成部 分 。其 主要 功 能 是 为 精 确 定位 、跟 踪 、制 导 和测 角测 距 等设 备 提 供平 台 ，克 服 载 体 扰 动 等对 系统 的影 响 ， 以便 快 速 、
准 确 、稳 定 、可靠 地 完成 对 目标 的测量 、截 获 和
跟踪。 为 了解 决 某 武 器 系统 雷达 稳 定 跟 踪 的要 求 ，
本 文 为集成 于跟踪 雷 达上 的多种 光 电设 备 提 供 了
一
态信 号并 经 过 坐标 变换 来 将 天线 的指 向角前 馈 于 天 线伺 服 系统 ，其 相 当于 不 断 完 成 的初 始对 准 。 对 于陀螺 漂 移 的修 正 ，该 系统 则 利用 组 合导 航 系 统 的输 出和 天线 俯 仰轴 和 方位 轴 上 的角 度传 感 器 输 出来修 正 天线 矢 量 和系 统误 差 ．并 通 过极 值 搜
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Ｌ ＿ ｆ
图２ 单 路 扫 描 控 制 组 成 框 图
收 稿 日期 ：０１ — ３ ０ ２ ００ —３
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第 １卷 ２
第１卷 ２
期 ２１ ７ ０ 年月 ０ 第７
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ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ １ ． ．１ ｏ： ． ９ ．ｓ ．５ ３ ４ ９ ．０ ００ ０ ６ １ ９ ｊｓ ７
两轴 瞄准稳 定平 台系统 的最优实现
车 体姿 态 信 息
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炮 塔转 动信 息
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方 位 高 低 编 码
差两 个 分量 。但 是 ，影 响测 角精 度 和伺 服 系统 精 度 的系 统误差 分 量 常常 比 随机误 差 分量 要 大 ，因
此 ．如何 减 少 系统误 差 就成 为提 高伺 服 系统 和雷
成 如 图２ 示 。 所
航 参数 ．故 可完 成 稳定 控 制 。下 面 以重 庆 巴 山仪
器 厂开 发 的一种 新 的卫 星 天线 的 稳定 与 跟 踪 系统
为 例来进 行 分析 。该 系统 采用 捷联 式 激 光 陀螺 惯 性 导航 系 统 ｆＩ Ｓ Ｌ Ｎ ）的 数学 平 台来 给 出天 线 相 对 于地 理 坐标 系 的控 制信 号 ，以使 天线 能稳 定 在 地 理 坐标 系 中不受 机座 角 运 动 的干扰 ，这种 系统 称 为捷 联 式 陀 螺稳 定 系 统 。 该 系统 采 用 Ｌ １ Ｓ １ Ｖ 的经
种稳 定 观测 目标 的平 台 。本 设 计 基 于激 光 陀螺 由度速 率 陀螺 稳定 平 台 的若 干关 键技 术 ，以便 为
捷 联惯 导稳 定 系统 原 理 ，主要 研 究 基 于两 个单 自
索 控 制来 提高 整个 系 统 的精 度 。
Ｇ Ｓ卜— 激光 陀螺惯导系统 Ｐ 移动 载体角度与经纬度
燮 卜 奎 叫 茎
自动 控 制 搜 索控 制
图 １ 用 Ｌ ＮＳ 成 的 移 动 卫 星 通 信 天 线 稳 定 系 统 框 图 Ｉ 组
该 系 统设 计 的极 值 搜索 控 制是 一 种 螺旋 收 敛 型 圆锥 控 制 方式 ，它 由时 间合 成 正交 的 两路 正余
弦 信 号 分 别 加 在 空 间 上 成 正 交 的 两根 轴 而 组 成 ， 并 采用 极 值控 制 方法 自动 扫描 搜索 以寻 找通 信 卫 星 ，从 而 使 系统 跟踪 卫 星 时 的误 差 为 最小 ，其组
第７ 期
电子元 器 件 壶 用
Ｅｌ ｔｏ ｉ ｍ ｐ ｎｅ ｔ＆ Ｄｅ ｉ ｅＡｐ ｉ ａｉｎｓ ｅｃｒ ｎ ｃＣｏ ｏ ｎ ｖ ｃ ｐｌｃ ｔ ｏ
Ｖ０ ．２ Ｎｏ７ １１ ．
２ ０ ７ ０１ 年 月
Ｊ ｌ ．２ ０ ｕｙ ０１
２ 两 轴 瞄 准 稳 定 系统 方 案
雷达 的测 角误 差 一般 包括 随 机误 差 和 系统 误
高精 度 、高 可靠性 的稳定 平 台提供 可行 方 案 。
１ 捷 联 惯 导 稳定 系 统 的 工 作 原 理
捷联 惯 导 稳 定 系统 是 将 惯性 敏 感 器 件 ｆ 陀螺 或 加速 度 计１直接 捆 绑 在 承载 机 体 上 。 由 于捷 联 系 统敏感 器 件 可 以直 接给 出载 体 坐标 系 的所 有 导
王 晖 ．李 小松
（ 西安 电子 工程研 究所 ，陕西 西安 摘 ７０ ０ ） １ １０
要 ：稳 定 系统是 集搜 索 、跟 踪 功 能 于一体 的 天线 驱动 系统 的重要 组 成部 分 ，其主要 特 点
是 高精 度 （ 踪）和 宽调 速 范 围。文 中给 出了在 载体扰 动情 况下 ，隔 离载体 扰 动 ，提 高 系统 跟
工
天线 座
达测 角精 度 的一 个重 要 因素 。系 统误 差 通 常是 由 动 态 滞 后 、天 线 座 不 水 平 、方 位 与 俯 仰 轴 不 正
交 、电轴 偏 斜 、地 球 重力 异 常 引 起 的 重力 下垂 、
运 动干 扰 ；同时 ，系 统 中还 有辅 助 的 自动极 值 搜
索 控 制 ，故 可使 系统 跟 踪 卫 星 时 的误 差 为 最小 。
此外 ．系统 还 可利 用 准确 跟踪 卫 星 的信 息来 校 正
导航 系统 中的陀 螺 因长 时间工 作 引起 的漂移 。 采用 ＬＮ 组成 的移 动卫 星通 信 天线 稳定 系统 ＩＳ 如 图 １ 示 。该 系 统 基 本 上是 通过 ＬＮ 提 供 的姿 所 ＩＳ
精度 、保 证跟 踪低 速 平稳 性的 相 关设计 方 法。 关键词 ：稳定 跟踪 系统 ；卡 尔曼滤 波 Biblioteka 直流 伺服 系统 ；速 率 陀螺
０ 引 言
稳 定平 台是精 确 定位 、跟踪 、制 导 和测 角 测 距 等 系统 的 一个 重要 组 成部 分 。其 主要 功 能 是 为 精 确 定位 、跟 踪 、制 导 和测 角测 距 等设 备 提 供平 台 ，克 服 载 体 扰 动 等对 系统 的影 响 ， 以便 快 速 、
准 确 、稳 定 、可靠 地 完成 对 目标 的测量 、截 获 和
跟踪。 为 了解 决 某 武 器 系统 雷达 稳 定 跟 踪 的要 求 ，
本 文 为集成 于跟踪 雷 达上 的多种 光 电设 备 提 供 了
一
态信 号并 经 过 坐标 变换 来 将 天线 的指 向角前 馈 于 天 线伺 服 系统 ，其 相 当于 不 断 完 成 的初 始对 准 。 对 于陀螺 漂 移 的修 正 ，该 系统 则 利用 组 合导 航 系 统 的输 出和 天线 俯 仰轴 和 方位 轴 上 的角 度传 感 器 输 出来修 正 天线 矢 量 和系 统误 差 ．并 通 过极 值 搜