一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，包括：現(xiàn)場可編程門陣列FPGA控制器、IMU慣性測量單元和反饋調(diào)節(jié)單元；所述FPGA控制器分別與所述IMU慣性測量單元和所述反饋調(diào)節(jié)單元連接；通過設(shè)置FPGA控制器、IMU慣性測量單元和反饋調(diào)節(jié)單元，來對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行控制，相對于現(xiàn)有技術(shù)中使用陀螺儀對機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)的姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定相比，可以更好的實(shí)現(xiàn)平臺的穩(wěn)定，保證載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像的清晰度。
【專利說明】
一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及穩(wěn)定平臺領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣，載機(jī)在飛行時(shí)，飛行姿態(tài)的變化、機(jī)身振動、風(fēng)阻、機(jī)械振動和負(fù)載擾動，都給機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)帶來巨大干擾，造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)是光電吊艙的重要組成部分，用來隔離機(jī)體和外部環(huán)境擾動，消除目標(biāo)圖像的抖動，保證傳感器成像的穩(wěn)定性和清晰度。
[0003]相關(guān)技術(shù)中，光電吊艙穩(wěn)定控制平臺一般由陀螺儀和控制器來實(shí)現(xiàn)光電吊艙穩(wěn)定控制平臺的穩(wěn)定，陀螺儀將穩(wěn)定平臺的方位信息和俯仰信息初遞給控制器，控制器通過調(diào)節(jié)直流電機(jī)的力矩等條件來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制平臺的穩(wěn)定。
[0004]在實(shí)際操作過程中，由于外界干擾因素的復(fù)雜多變，導(dǎo)致穩(wěn)定控制平臺系統(tǒng)的陀螺儀在穩(wěn)定機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)姿態(tài)的過程中存在著不能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)載機(jī)定位和靈敏的對平臺進(jìn)行控制的缺陷，從而造成載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像產(chǎn)生抖動且傳感器成像的穩(wěn)定性和清晰度達(dá)不到要求的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對載機(jī)進(jìn)行定位和靈敏的對穩(wěn)定平臺進(jìn)興控制，更好的保證載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像的清晰度。
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，包括:包括:現(xiàn)場可編程門陣列(Field — Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)控制器、慣性測量單元(Inertialmeasurement unit，IMU)和反饋調(diào)節(jié)單元；
[0007]所述FPGA控制器分別與所述頂U(kuò)慣性測量單元和所述反饋調(diào)節(jié)單元連接；
[0008]所述IMU慣性測量單元，用于測量光電探測設(shè)備的角速度和加速度；
[0009]所述FPGA控制器，用于接收所述MU慣性測量單元發(fā)出的所述光電探測設(shè)備的角速度和加速度、以及所述反饋調(diào)節(jié)單元返回的調(diào)節(jié)反饋信號，并根據(jù)接收到的所述角速度、所述加速度和所述調(diào)節(jié)反饋信號中包含的所述反饋調(diào)節(jié)單元的角位移對所述反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號，使得所述反饋調(diào)節(jié)單元對所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0010]所述反饋調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述FPGA控制器發(fā)出的控制信號對所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的角位移、位移速度和加速度進(jìn)行控制，并向所述FPGA控制器返回包含所述反饋調(diào)節(jié)單元角位移的所述調(diào)節(jié)反饋信號。
[0011]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述頂U(kuò)慣性測量單元包括:多個單軸加速度計(jì)和多個單軸陀螺儀；
[0012]所述多個單軸加速度計(jì)，用于檢測所述光電探測設(shè)備在所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立軸的加速度信號；
[0013]所述多個單軸陀螺儀，用于檢測所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺相對于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號。
[0014]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述反饋調(diào)節(jié)單元包括:驅(qū)動機(jī)、方位軸電機(jī)、俯仰軸電機(jī)、方位軸編碼器和俯仰軸編碼器；
[0015]所述驅(qū)動機(jī)分別與所述FPGA控制器、所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)連接；
[0016]所述方位軸編碼器分別與所述FPGA控制器和所述方位軸電機(jī)連接；
[0017]所述俯仰軸編碼器分別與所述FPGA控制器和所述俯仰軸電機(jī)連接；
[0018]所述驅(qū)動機(jī)，用于接收所述FPGA控制器的指令并根據(jù)指令控制所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)移動；
[0019]所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)，用于分別控制方位軸方向的移動和俯仰軸方向的移動；
[0020]所述方位軸編碼器和所述俯仰軸編碼器，用于分別測量出所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)相對方位軸和俯仰軸轉(zhuǎn)動的角位移，并將根據(jù)所述角位移生成的所述調(diào)節(jié)反饋信號傳輸至FPGA控制器。
[0021]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述FPGA控制器，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對所述光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0022]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述FPGA控制器還通過所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)合PID比例-積分-微分控制算法，對所述光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0023]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述FPGA控制器采用可編程N(yùn)1SII處理器。
[0024]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:上位機(jī)；
[0025]所述上位機(jī)與所述FPGA控制器連接；
[0026]所述上位機(jī)，用于向所述FPGA控制器發(fā)送上位機(jī)指令，使得所述FPGA控制器對所述反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號。
[0027]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述陀螺儀為光纖陀螺儀。
[0028]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:電源；
[0029]所述電源與所述FPGA控制器連接；
[0030]所述電源，用于對所述FPGA控制器供電。
[0031]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第九種可能的實(shí)施方式，其中，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺為兩軸兩框架穩(wěn)定平臺。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，通過設(shè)置FPGA控制器、MU慣性測量單元和反饋調(diào)節(jié)單元，來對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行控制，相對于現(xiàn)有技術(shù)中使用陀螺儀對機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)的姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定相比，可以更好的實(shí)現(xiàn)平臺的穩(wěn)定，保證載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像的清晰度。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0034]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]附圖1中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0036]10:FPGA控制器，11:頂U(kuò)慣性測量單元，
[0037]12:驅(qū)動機(jī)，13:方位軸電機(jī)，
[0038]14:方位軸編碼器，15:俯仰軸電機(jī)，
[0039]16:俯仰軸編碼器，17:電源，
[0040]18:上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]考慮到相關(guān)技術(shù)中，光電吊艙穩(wěn)定控制平臺一般由陀螺儀和控制器來實(shí)現(xiàn)光電吊艙穩(wěn)定控制平臺的穩(wěn)定，陀螺儀將穩(wěn)定平臺的方位信息和俯仰信息初遞給控制器，控制器通過調(diào)節(jié)直流電機(jī)的力矩等條件來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制平臺的穩(wěn)定。在實(shí)際操作過程中，由于外界干擾因素的復(fù)雜多變，導(dǎo)致穩(wěn)定控制平臺系統(tǒng)的陀螺儀在穩(wěn)定機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)姿態(tài)的過程中存在著不能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)載機(jī)定位和靈敏的對平臺進(jìn)行控制的缺陷，從而造成載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像產(chǎn)生抖動且傳感器成像的穩(wěn)定性和清晰度達(dá)不到要求的問題。基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，下面通過實(shí)施例進(jìn)行描述。
[0043]實(shí)施例
[0044]為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對載機(jī)進(jìn)行定位和靈敏的對穩(wěn)定平臺進(jìn)興控制，更好的保證載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像的清晰度。參見圖1，本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，包括:FPGA控制器1、IMU慣性測量單元11和反饋調(diào)節(jié)單元；
[0045]FPGA控制器10分別與IMU慣性測量單元11和反饋調(diào)節(jié)單元連接；
[0046]IMU慣性測量單元11，用于測量光電探測設(shè)備的角速度和加速度；
[0047]FPGA控制器10，用于接收頂U(kuò)慣性測量單元11發(fā)出的光電探測設(shè)備的角速度和加速度、以及反饋調(diào)節(jié)單元返回的調(diào)節(jié)反饋信號，并根據(jù)接收到的角速度、加速度和調(diào)節(jié)反饋信號中包含的反饋調(diào)節(jié)單元的角位移對反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號，使得反饋調(diào)節(jié)單元對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0048]反饋調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)FPGA控制器10發(fā)出的控制信號對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的角位移、位移速度和加速度進(jìn)行控制，并向FPGA控制器10返回包含反饋調(diào)節(jié)單元角位移的調(diào)節(jié)反饋信號。
[0049]為了準(zhǔn)確的測量機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的角速度和加速度。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺中，IMU慣性測量單元11包括:多個單軸加速度計(jì)和多個單軸陀螺儀；
[0050]多個單軸加速度計(jì)，用于檢測光電探測設(shè)備在機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立軸的加速度信號；
[0051]多個單軸陀螺儀，用于檢測機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺相對于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號。
[0052]通過以上實(shí)施例可以看出，光電探測設(shè)備相對于坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立軸的加速度信號由單軸加速度計(jì)測量，角速度信號由單軸陀螺儀測量，其中，機(jī)載光電吊艙穩(wěn)定平臺坐標(biāo)系統(tǒng)，是指以機(jī)載光電吊艙為基準(zhǔn)建立的坐標(biāo)系；導(dǎo)航坐標(biāo)系，是指在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，軌道數(shù)據(jù)為地心地固系下的數(shù)據(jù)，這樣能保證最終的定位結(jié)果和軌道數(shù)據(jù)同屬于相同的坐標(biāo)參照系，以方便進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。采用IMU慣性測量單元11的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)吊艙平臺高穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位跟蹤。
[0053]為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的有效調(diào)節(jié)，保持機(jī)載光電吊艙穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，反饋調(diào)節(jié)單元包括:驅(qū)動機(jī)12、方位軸電機(jī)13、俯仰軸電機(jī)15、方位軸編碼器14和俯仰軸編碼器16;
[0054]驅(qū)動機(jī)12分別與FPGA控制器10、方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15連接；
[0055]方位軸編碼器14分別與FPGA控制器10和方位軸電機(jī)13連接；
[0056]俯仰軸編碼器16分別與FPGA控制器10和俯仰軸電機(jī)15連接；
[0057]驅(qū)動機(jī)12，用于接收FPGA控制器10的指令并根據(jù)指令控制方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15移動；
[0058]方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15，用于分別控制方位軸方向的移動和俯仰軸方向的移動；
[0059]方位軸編碼器14和俯仰軸編碼器16，用于分別測量出方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15相對方位軸和俯仰軸轉(zhuǎn)動的角位移，并將根據(jù)角位移生成的調(diào)節(jié)反饋信號傳輸至FPGA控制器10。
[0060]通過以上實(shí)施例可以看出，方位軸編碼器14和俯仰軸編碼器16分別測量出方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15相對軸系轉(zhuǎn)動的角位移并，把角位移傳輸至FPGA控制器10，從而實(shí)現(xiàn)方位軸和俯仰軸的解耦和平臺位置環(huán)路的閉環(huán)隨動。FPGA控制器10能夠根據(jù)控制性能要求和被控對象模型做出合適的控制決策，并把控制信號傳輸給方位軸電機(jī)13和俯仰軸電機(jī)15，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、快速和精確的控制。
[0061]為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)載光電吊艙的實(shí)際控制和實(shí)時(shí)跟蹤。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，F(xiàn)PGA控制器10，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0062]通過以上實(shí)施例可以看出，通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FPGA控制器10，采用布谷鳥搜索算法優(yōu)化，對吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制，有效解決光電吊艙在空中易受飛機(jī)姿態(tài)變化、風(fēng)阻、機(jī)械振動、負(fù)載擾動等影響而造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，實(shí)現(xiàn)吊艙的實(shí)際控制和實(shí)時(shí)跟蹤。
[0063]為了實(shí)現(xiàn)機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定，遙控跟蹤。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，F(xiàn)PGA控制器10還通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)合PID比例-積分-微分控制算法，對光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0064]通過以上實(shí)施例可以看出，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與PID控制算法相結(jié)合應(yīng)用到機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定、遙控穩(wěn)定跟蹤。
[0065]為了實(shí)現(xiàn)FPGA控制器10能夠?qū)崿F(xiàn)程序可編輯。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，F(xiàn)PGA控制器10采用可編程N(yùn)1SII處理器。
[0066]通過以上實(shí)施例可以看出，采用ALTERA公司生產(chǎn)的CYCLONE系列FPGA作為核心，能夠使設(shè)計(jì)者在很短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建一個完整的可編程系統(tǒng)。利用SOPC Builder軟件自定義一款N1SII處理器，其中主頻、外圍接口、定時(shí)器均可靈活配置，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
[0067]為了對FPGA控制器10的控制命令進(jìn)行控制。本實(shí)施例提供一種巷道錨桿監(jiān)測系統(tǒng)，機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:上位機(jī)18;
[0068]上位機(jī)18與FPGA控制器10連接；
[0069]上位機(jī)18，用于向FPGA控制器10發(fā)送上位機(jī)18指令，使得FPGA控制器10對反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號。
[0070]通過以上實(shí)施例可以看出，上位機(jī)18向FPGA控制器10發(fā)送上位機(jī)18指令，F(xiàn)PGA控制器10根據(jù)上位機(jī)18指令對反饋調(diào)節(jié)單元進(jìn)行控制。
[0071]為了準(zhǔn)確的敏感機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的角位移。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，陀螺儀為光纖陀螺儀。
[0072]光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件，由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個方向沿光導(dǎo)纖維傳播，光傳播路徑的改變，決定了敏感元件的角位移。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比，優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài)，沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件，壽命長，動態(tài)范圍大，瞬時(shí)啟動，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕;與激光陀螺儀相比，光纖陀螺儀沒有閉鎖問題，也不用在石英塊精密加工出光路，成本低。
[0073]為了給FPGA控制器10供電，保持FPGA控制器10正常工作。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:電源17;電源17與FPGA控制器10連接;電源17，用于對FPGA控制器1供電。
[0074]其中，該電源17為可拆卸二次電池，持續(xù)為FPGA控制器1供電，保證FPGA正常工作，對整個機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行控制。
[0075]為了保持機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定。本實(shí)施例提供一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺為兩軸兩框架穩(wěn)定平臺。
[0076]其中，方位-俯仰兩軸兩框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)較為成熟，俯仰框架為平臺內(nèi)框架跟隨俯仰軸系運(yùn)動，方位框架為平臺外框架跟隨方位軸系轉(zhuǎn)動。
[0077]機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的控制系統(tǒng)主要有以下幾種工作模式:
[0078]1、穩(wěn)定模式:隔離外部擾動引起的視軸抖動，保證照相機(jī)成像清晰。在該模式下，系統(tǒng)被控量是相對慣性空間的角速度，且參考輸入恒為0，因此平臺通過光纖陀螺敏感光電負(fù)載視軸在慣性空間內(nèi)的角速度變化，并將其作為反饋信號傳輸至平臺的控制器?？刂破靼凑铡白畲蟪潭雀綦x外部擾動”的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，通過速度回路控制實(shí)現(xiàn)平臺的穩(wěn)定功能。
[0079]2、自動跟蹤模式:根據(jù)攝像機(jī)獲取的視頻信息，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動搜索和跟蹤。在此模式下，不存在視軸穩(wěn)定的問題，系統(tǒng)被控量是相對慣性空間的脫靶量，因此平臺通過積分光纖陀螺儀敏感到的角速度值得到相對慣性空間的角位移變化，并將其作為反饋信號傳輸至平臺的控制器?？刂破靼凑铡耙宰羁焖俣雀櫳蠀⒖驾斎搿钡臏?zhǔn)則設(shè)計(jì)，通過位置回路控制實(shí)現(xiàn)平臺的搜索跟蹤功能。
[0080]3、相機(jī)掃描偵查模式:當(dāng)照相機(jī)在某個方向成像后，將轉(zhuǎn)動至下一個預(yù)先設(shè)定的方向成像，然后依次循環(huán)擺掃，獲得不同方位的圖像信息。因此該模式包括視軸穩(wěn)定和位置轉(zhuǎn)移兩個部分。在視軸穩(wěn)定時(shí)，控制系統(tǒng)工作于穩(wěn)定模式，在平臺平穩(wěn)轉(zhuǎn)動時(shí)，控制系統(tǒng)工作的位置隨動模式。
[0081]4、操縱桿隨動模式:根據(jù)攝像機(jī)獲取的視頻信息，通過跟隨操作桿指令，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的手動搜索和跟蹤。在此模式下，不存在視軸穩(wěn)定的問題，系統(tǒng)被控量是相對基座空間的角位移，因此平臺通過光電編碼器測量平臺相對基座空間的角速度和角位移變化，并將其作為反饋信號傳輸至平臺的控制器。控制器按照“無靜差隨動操縱桿指令”的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，通過位置回路控制實(shí)現(xiàn)平臺的手動搜索跟蹤功能。
[0082]綜上所述，通過設(shè)置FPGA控制器、IMU慣性測量單元和反饋調(diào)節(jié)單元，來對機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行控制，相對于現(xiàn)有技術(shù)中使用陀螺儀對機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)的姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定相比，可以更好的實(shí)現(xiàn)平臺的穩(wěn)定，保證載機(jī)獲得的目標(biāo)圖像的清晰度。
[0083]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，包括:現(xiàn)場可編程門陣列FPGA控制器、IMU慣性測量單元和反饋調(diào)節(jié)單元； 所述FPGA控制器分別與所述頂U(kuò)慣性測量單元和所述反饋調(diào)節(jié)單元連接； 所述IMU慣性測量單元，用于測量光電探測設(shè)備的角速度和加速度； 所述FPGA控制器，用于接收所述IMU慣性測量單元發(fā)出的所述光電探測設(shè)備的角速度和加速度、以及所述反饋調(diào)節(jié)單元返回的調(diào)節(jié)反饋信號，并根據(jù)接收到的所述角速度、所述加速度和所述調(diào)節(jié)反饋信號中包含的所述反饋調(diào)節(jié)單元的角位移對所述反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號，使得所述反饋調(diào)節(jié)單元對所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述反饋調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述FPGA控制器發(fā)出的控制信號對所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺的角位移、位移速度和加速度進(jìn)行控制，并向所述FPGA控制器返回包含所述反饋調(diào)節(jié)單元角位移的所述調(diào)節(jié)反饋信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述IMU慣性測量單元包括:多個單軸加速度計(jì)和多個單軸陀螺儀； 所述多個單軸加速度計(jì)，用于檢測所述光電探測設(shè)備在所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立軸的加速度信號； 所述多個單軸陀螺儀，用于檢測所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺相對于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述反饋調(diào)節(jié)單元包括:驅(qū)動機(jī)、方位軸電機(jī)、俯仰軸電機(jī)、方位軸編碼器和俯仰軸編碼器； 所述驅(qū)動機(jī)分別與所述FPGA控制器、所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)連接； 所述方位軸編碼器分別與所述FPGA控制器和所述方位軸電機(jī)連接； 所述俯仰軸編碼器分別與所述FPGA控制器和所述俯仰軸電機(jī)連接； 所述驅(qū)動機(jī)，用于接收所述FPGA控制器的指令并根據(jù)指令控制所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)移動； 所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)，用于分別控制方位軸方向的移動和俯仰軸方向的移動； 所述方位軸編碼器和所述俯仰軸編碼器，用于分別測量出所述方位軸電機(jī)和所述俯仰軸電機(jī)相對方位軸和俯仰軸轉(zhuǎn)動的角位移，并將根據(jù)所述角位移生成的所述調(diào)節(jié)反饋信號傳輸至FPGA控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述FPGA控制器，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對所述光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述FPGA控制器還通過所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)合PID比例-積分-微分控制算法，對所述光電吊艙系統(tǒng)進(jìn)行控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述FPGA控制器采用可編程N(yùn)1SII處理器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:上位機(jī)； 所述上位機(jī)與所述FPGA控制器連接； 所述上位機(jī)，用于向所述FPGA控制器發(fā)送上位機(jī)指令，使得所述FPGA控制器對所述反饋調(diào)節(jié)單元發(fā)出控制信號。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述陀螺儀為光纖陀螺儀。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺還包括:電源； 所述電源與所述FPGA控制器連接； 所述電源，用于對所述FPGA控制器供電。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺，其特征在于，所述機(jī)載光電吊艙的穩(wěn)定平臺為兩軸兩框架穩(wěn)定平臺。
【文檔編號】B64D47/00GK105947227SQ201610362914
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】馬賀平, 王堅(jiān), 季晟
【申請人】蘇州天地衡遙感科技有限公司, 王堅(jiān), 馬賀平, 季晟