[發明專利]用于光學伺服系統頻譜曲線測試的光學Chirp信號生成方法

無效

• 申請號: 201310516068.0
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103591967A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 張寧;沈湘衡;宋瑩;姬琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G05D3/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及光電測量設備精密檢測領域，特別涉及一種用于光學伺服系統頻譜曲線測試的光學Chirp信號生成方法。

背景技術

光電經緯儀伺服系統的跟蹤性能是光電經緯儀動態性能的一項重要指標，是光電經緯儀出廠時必須檢測的指標。目前，光電經緯儀伺服系統動態性能室內檢測方法主要有光學動態靶標檢測、等效正弦引導檢測兩種方法。這兩種方法都是在時域內對跟蹤性能進行測試，只能反映設備特定速度、加速度值時的性能指標，無法對光電經緯儀的整體跟蹤性能做出評價。

為解決這個問題，提出通過測試光電經緯儀頻譜特性曲線，進而利用頻譜曲線中幅頻曲線部分間接地完成對光電經緯儀整體跟蹤性能評價。該評價方法的理論基礎是光電經緯儀伺服控制系統是一個單輸入單輸出的線性系統，根據經典控制理論，微分方程、傳遞函數、頻率特性均可表征系統的運動規律。為了測試光電經緯儀的頻譜特性，其方法是利用設備產生動態目標作為輸入信號，光電經緯儀跟蹤目標并將跟蹤誤差作為輸出，利用頻譜曲線處理方法進行數據處理得到光電經緯儀頻譜曲線。為了準確測得曲線，要求輸入信號能夠充分激勵光電經緯儀伺服系統的所有模態或特征。從譜分析的角度，也就意味著輸入信號的頻譜必須足可以覆蓋系統的頻譜。

為完成對光電經緯儀頻譜曲線的測試，算法處理需要的數據樣本包括準確可測的輸入、輸出數據。光電經緯儀輸入信號必須為光信號，保證能夠在成像傳感器上成像。輸出信號為光電測量設備伺服控制系統跟蹤誤差。

為解決這個問題，提出采用連續線性調頻模型，也即Chirp信號模型產生輸入信號。并且在現有檢測設備——動態靶標上產生了Chirp信號，又利用多個型號的光電經緯儀進行了跟蹤試驗。但是由于動態靶標空間模型關系，導致產生的Chirp信號模型是一系列信號的諧波疊加模式，光電經緯儀輸出信號同樣為諧波信號疊加模式。目前，由于缺少有效的分離Chirp信號諧波方法，導致無法準確獲得光電經緯儀伺服系統頻譜曲線。

發明內容

本發明要解決現有技術中無法完成光電經緯儀頻譜曲線的測試的技術問題，提供一種能夠產生符合頻譜測試要求的，用于光學伺服系統頻譜曲線測試的光學Chirp信號生成方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種用于光學伺服系統頻譜曲線測試的光學Chirp信號生成方法，包括以下步驟：

步驟一，由平行光管產生可在光電經緯儀成像傳感器上成像的目標，使平行光管的目標能夠在光電經緯儀上清晰成像；

步驟二，通過時統終端在光學Chirp信號生成裝置和光電經緯儀之間建立統一時間基準；

建立主控計算機和光電經緯儀之間的串行通訊，利用主控計算機設置光學Chirp信號的幅值、信號包絡、線性調頻斜率參數，然后通過RS422串口通訊將參數給伺服控制器；

伺服控制器進行控制處理后產生PWM信號送至伺服驅動器；

伺服驅動器驅動力矩電機轉動，使旋轉臂繞精密軸系擺動；

24位絕對式光電編碼器完成對旋轉臂的角位置和角速度的精密測量；

根據被檢測光電經緯儀的性能指標，按照光學Chirp信號生成公式計算光學Chirp信號的信號包絡、線性調頻斜率和幅度值，使生成的光學Chirp信號能夠覆蓋被檢測光電經緯儀工作角速度范圍；

通過在主控計算機光學Chirp信號的信號包絡、線性調頻斜率和幅度值，并啟動設備工作；

使旋轉臂按照設定速度和幅度帶動平行光管擺動，產生光學Chirp信號；

步驟三，光電經緯儀跟蹤光學Chirp信號，并將跟蹤誤差信息通過串行通訊接口發送至主控計算機，由主控計算機完成對光電經緯儀頻譜曲線的計算處理。

在上述技術方案中，所述平行光管產生的光譜范圍能夠覆蓋可見至長波紅外波段。

在上述技術方案中，所述平行光管為溴鎢燈。

在上述技術方案中，所述平行光管的目標板為星點孔、十字絲或分劃板。

在上述技術方案中，步驟二中，被檢測光電經緯儀的性能指標包括：保精度工作角速度范圍、跟蹤精度，以及最高角速度、角加速度。

本發明具有以下的有益效果：

本發明提出的用于光學伺服系統頻譜曲線測試的光學Chirp信號生成方法，可以為光電經緯儀伺服系統頻譜曲線測試提供輸入信號，在此基礎上利用相應算法和手段即可完成光電經緯儀伺服系統頻譜曲線的測試，對光電經緯儀跟蹤性能的室內評價具有重要意義。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。