本發(fā)明涉及光電系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無人機(jī)光電系統(tǒng)手動(dòng)模式瞄準(zhǔn)線軌跡擬合方法，用于光電系統(tǒng)手動(dòng)操作時(shí)，瞄準(zhǔn)線軌跡的擬合與補(bǔ)償。

背景技術(shù)：

無人機(jī)載光電系統(tǒng)傳感器如電視、熱像、激光等作為一個(gè)整體裝在穩(wěn)定轉(zhuǎn)塔中，操作人員通過地面火控的單桿操作轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制瞄準(zhǔn)線移動(dòng)。

之前我國研制的無人機(jī)載光電系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)塔處于俯仰大角度的狀態(tài)下，由于人眼閉環(huán)的原因，手動(dòng)操作瞄準(zhǔn)線鎖定目標(biāo)難度很大，多數(shù)的解決方案是，先通過方位單桿命令，將瞄準(zhǔn)線轉(zhuǎn)到和目標(biāo)同一方位角度位置，再通過俯仰單桿命令，使瞄準(zhǔn)線移動(dòng)至目標(biāo)。該方案在一定程度緩減了這一問題，但還是會(huì)給操作者帶來很大的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是通過對單桿信號(hào)的補(bǔ)償方法，便于對光電平臺(tái)瞄準(zhǔn)線的操作，做到單桿操作與瞄準(zhǔn)線移動(dòng)協(xié)調(diào)一致。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種無人機(jī)光電系統(tǒng)手動(dòng)模式瞄準(zhǔn)線軌跡擬合方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：光電系統(tǒng)切換至手動(dòng)模式后，解算當(dāng)前光電轉(zhuǎn)塔的俯仰角度β；

步驟2：計(jì)算單桿穩(wěn)定回路的時(shí)間周期T₁；

步驟3：解算瞄準(zhǔn)線在一個(gè)時(shí)間周期T₁前后的方位速度V₁和V₂；

步驟4：計(jì)算瞄準(zhǔn)線在時(shí)間周期T₁內(nèi)轉(zhuǎn)過的方位角度θ

其中β₁和β₂為光電轉(zhuǎn)塔在一個(gè)時(shí)間周期T₁前后的俯仰角度，ω_gAZ1為光電轉(zhuǎn)塔在一個(gè)時(shí)間周期T₁前由陀螺測量得到的瞄準(zhǔn)線角速度；

步驟5：將所需的補(bǔ)償命令疊加在單桿俯仰命令上，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式瞄準(zhǔn)線軌跡擬合；所述所需的補(bǔ)償命令ω_elΔ為

ω_elΔ＝ω_gAZ2·tanθ·sinβ₂

其中ω_gAZ2為光電轉(zhuǎn)塔在一個(gè)時(shí)間周期T₁后由陀螺測量得到的瞄準(zhǔn)線角速度。

有益效果

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、采用數(shù)字化處理技術(shù)，信息來源豐富，算法可隨之改變，不存在時(shí)間延遲；

2、算法處理后，對穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的操控更加人性化，減少了操作的困難度。

附圖說明

圖1是運(yùn)動(dòng)軌跡分解一；

圖2是運(yùn)動(dòng)軌跡分解二；

圖3是算法補(bǔ)償前軌跡圖；(a)方位角度，(b)俯仰角度，(c)轉(zhuǎn)塔瞄準(zhǔn)線在水平面投影軌跡

圖4是算法補(bǔ)償后軌跡圖；(a)方位角度，(b)俯仰角度，(c)轉(zhuǎn)塔瞄準(zhǔn)線在水平面投影軌跡。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的主要目的是通過對單桿信號(hào)的補(bǔ)償方法，便于對光電平臺(tái)瞄準(zhǔn)線的操作，做到單桿操作與瞄準(zhǔn)線移動(dòng)協(xié)調(diào)一致。

本發(fā)明所述方法通過嵌入式計(jì)算機(jī)完成。其信號(hào)來源有，單桿信號(hào)、傳感器類型等。信號(hào)補(bǔ)償處理完后，將結(jié)果轉(zhuǎn)換成速度指令加到伺服控制環(huán)路中去，穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔將按照此命令在方位和俯仰方向運(yùn)動(dòng)，瞄準(zhǔn)線也隨之運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明提供單桿信號(hào)的補(bǔ)償方法，是一個(gè)考慮了多種因素的完整的處理方法。具體要求有：1、俯仰軸系與俯仰陀螺軸系相重合。2、方位電機(jī)軸垂直于水平地面(這樣使俯仰旋變輸出的角度值等于瞄準(zhǔn)線于水平地面的角度以及方位旋變輸出的角度值與瞄準(zhǔn)線方位運(yùn)動(dòng)的角度保持一致)。3、考慮試驗(yàn)的方便驗(yàn)算，選用兩軸兩框架系統(tǒng)。

瞄準(zhǔn)線軌跡擬合具體實(shí)施流程、算法介紹及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證詳細(xì)描述如下：

圖1為瞄準(zhǔn)線軌跡的分解示意。設(shè)T₁為每個(gè)單桿命令周期；瞄準(zhǔn)線十字從起始目標(biāo)A點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)B點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一個(gè)周期；β₁、β₂分別為A、B兩個(gè)位置的俯仰角；θ為瞄準(zhǔn)線H為觀瞄所處的高度。

操作單桿，從起始點(diǎn)A移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)B時(shí)，由于人眼閉環(huán)的作用，單桿命令的方向?yàn)閱螚U命令中，俯仰分量引起LOS軌跡變化是沿著LOS投影方向，所以瞄準(zhǔn)線軌跡形成一個(gè)錐面的主要原因就是轉(zhuǎn)塔的方位運(yùn)動(dòng)。

由圖1可知，θ為方位轉(zhuǎn)過的角度，V₁為A點(diǎn)時(shí)的方位速度，V₂為B點(diǎn)時(shí)的方位速度，ω_gAZ為陀螺測量到LOS的速度。

為使軌跡保持直線，將V₂的速度加補(bǔ)償量V_Δ后，與V₁的方向相同：

由圖2得出：

V_elΔ＝V_Δ·sinβ₂ (5)

推出，單桿操控過程中，加補(bǔ)償量ω_elΔ：

下面給出對比分析：

實(shí)施例1：條件：一個(gè)視場下，加固定的單桿命令值，瞄準(zhǔn)線由初始位置(當(dāng)前的視場中心位置)運(yùn)動(dòng)半個(gè)視場位置(目標(biāo)位置)。對比數(shù)據(jù)：

兩組數(shù)據(jù)相對比，加補(bǔ)償命令后，瞄準(zhǔn)線在設(shè)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)的位置更接近目標(biāo)位置。

實(shí)施例2：瞄準(zhǔn)線軌跡線性度的分析：通過運(yùn)動(dòng)不同的角度范圍，來對比分析。條件：加固定的單桿命令值，修改計(jì)時(shí)器控制運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

圖3和圖4中分別包括運(yùn)動(dòng)的方位、俯仰角度記錄，以及轉(zhuǎn)塔瞄準(zhǔn)線在水平面投影的軌跡。取當(dāng)前轉(zhuǎn)塔的高度H＝80cm，分析不同運(yùn)動(dòng)角度范圍下的軌跡情況。圖3狀態(tài)為：計(jì)數(shù)器為500，無俯仰補(bǔ)償命令；圖4狀態(tài)為：計(jì)數(shù)器為500，加入俯仰補(bǔ)償命令。

通過橫向、縱向?qū)Ρ妊a(bǔ)償命令的效果，在運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后，疊加補(bǔ)償命令的軌跡線性度更好一些。剛開始短時(shí)間內(nèi)的軌跡區(qū)別不明顯，是由于轉(zhuǎn)塔自身的慣性影響。總之，單桿信號(hào)補(bǔ)償后，使操作人員更適應(yīng)對穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的控制和瞄準(zhǔn)線的操作，更人性化與方便。本發(fā)明實(shí)施例的最佳效果也體現(xiàn)于此。