[發明專利]單自由度船用激光測距儀穩定平臺及控制方法

無效

• 申請號: 201110325164.8
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102519425A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王宏鍵;王中石;黃衛權;李峰;馬海龍;宋志遠;張輝;湯靈
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C3/02
• 分類號: G01C3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種穩定平臺，更具體地說是一種單自由度船用激光測距儀穩定平臺。

背景技術

海上救助是海運業和其他海上活動的派生需要。海運是高風險行業，有海運就有海難，有海難就有海上救助需求。由于海上環境的復雜惡劣，導致船舶事故時有發生，因此，海上救助變得尤為重要。

海上救助中最為重要的就是對失事船只的救援活動。由于受風、浪、流等因素的影響，救生船在水中很難保持與失事船之間的精確定位，只能通過相對動力定位的方法使其定位。相對動力定位技術能使動力定位船在定位點隨著風、浪、流等環境的作用下，時刻跟隨遇難船改變自己的姿態，以最佳的相對位置靠近遇難船，從而實施救助活動。這就需要能夠精確的測量救助船與失事船的距離，為相對動力定位提供可靠的距離信息，以保持救助船與失事船間隔安全的救助距離。

利用激光測距儀實時檢測海上失事船舶的方位和距離是有效實施海上救助作業的重要手段之一，但是惡劣海況條件所造成的救助船舶大角度傾斜運動使得測距傳感器難以有效地捕捉目標，而長時間目標丟失必然造成救助船舶跟蹤失事目標或保持與目標相對定位的失敗。

車載攝像機穩定平臺(CN101872198A)、航空攝影穩定平臺(CN101619971A)、雷達天線穩定平臺(CN2204069Y)等專利文件中公開的多為車載和機載穩定平臺，多數采用高精度陀螺，電位計等作為測量元件，價格昂貴；所帶負載相比激光測距儀都是較大負載，同時還要考慮多自由度的影響，設計結構復雜。

專利申請號為00203193.0的實用新型專利文件中公開了一種用于水面船的激光測距儀穩定平臺，雖然此實用新型專利中的技術方案適用于船舶，但是它采用動量矩飛輪的陀螺力矩的效應保持穩定平臺的空間穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠通過伺服運動控制補償船體搖擺對測距效果的影響，很好地隔離船舶運動對激光測距儀的擾動的單自由度船用激光測距儀穩定平臺。本發明的目的還在于提供一種基于單自由度船用激光測距儀穩定平臺的控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的單自由度船用激光測距儀穩定平臺包括機械支架、航姿傳感器、伺服驅動控制器、伺服電機、光電編碼器和激光測距儀；所述機械支架包括外支架和內支架，外支架與內支架通過傳動軸轉動連接；外支架安裝在船上，航姿傳感器固定在外支架上，伺服電機安裝在外支架上并通過傳動軸與內支架相連，激光測距儀安裝在內支架上，光電編碼器與伺服電機同軸安裝；航姿傳感器實時采集來自船舶的航姿信號并輸入伺服驅動控制器，光電編碼器實時監測伺服電機轉動角度信息反饋給伺服控制驅動器；伺服驅動控制器內置PID調節器，接收航姿傳感器的信號和光電編碼器的反饋信號，通過PID調節器處理的輸出信號，控制驅動電機轉動，控制激光測距儀補償船體的干擾角度。

本發明的單自由度船用激光測距儀穩定平臺還可以包括：

1、內支架呈U形結構。

2、再U形內支架的U形的底部設置有配重。

3、外支架外側設置有電機支架，伺服電機通過電機支架安裝在外支架上。

4、航姿傳感器和光電編碼器通過RS232串口與伺服驅動控制器連接。

基于本發明的單自由度船用激光測距儀穩定平臺的控制方法為：

(1)系統初始化，包括航姿傳感器串口接收數據初始化和伺服驅動控制器串口接收數據初始化兩部分；RS232串口初始化是通過串口讀取航姿傳感器是否正常工作信號，如果返回否，則檢查工作情況，重新初始化；伺服驅動控制器初始化包括器工作模式選擇、電機正轉方向設置、工作電壓電流限制，參數設置，如果一切準備就緒則執行下一步；

(2)PID控制，航姿傳感器的輸入角度信號是模擬信號，首先經過A/D采樣轉換成數字信號，再通過PID調節器調節輸出電機的驅動信號，再經過D/A轉換復現模擬的電壓控制信號控制伺服電機實現位置控制；同時光電編碼器反饋信號反饋給伺服驅動控制器，經比較計算穩定平臺是否達到期望的輸出位置，若未達到，則PID控制器調節輸出，使伺服電機繼續轉動，直到穩態無誤差時一次調節過程結束。

針對現有技術問題，發明提供了一種單自由度船用激光測距儀穩定平臺及控制方法，能夠通過伺服運動控制補償船體搖擺對測距效果的影響，很好地隔離船舶運動對激光測距儀的擾動。