[發明專利]無人機載光電穩定轉臺跟蹤態建模仿真方法

有效

• 申請號: 201611029070.5
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106777489B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 趙溫波;徐從東;趙孔金;陳永科;朱國春;王東;張明義;黃克明;王濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍官學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G09B9/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種無人機載光電穩定轉臺跟蹤態建模仿真方法，基于數字建模算法仿真實現光電轉臺跟蹤態功能，用于搭載光電穩定轉臺無人機裝備的三維視景虛擬仿真訓練，或新型光電穩定轉臺的理論驗證使用，主要包括光電轉臺功能化構模、光電轉臺非線性方向線跟蹤算法實現兩部分。本發明構造了光電轉臺二自由度功能模型，設計實現了非線性方向線跟蹤算法，很好地解決了三維視景仿真測試光電轉臺的功能建模和跟蹤算法建模難題，具有很好的工程可用性。

技術領域

本發明涉及無人機平臺仿真算法領域，具體是一種無人機載光電穩定轉臺跟蹤態建模仿真方法。

背景技術

無人機載晝夜光電穩定轉臺(簡稱光電轉臺)為可見光攝像機、前視紅外儀、激光測距/指示器、光學穩定瞄準裝備的承載機構，具有隔離無人機角運動對承載設備影響、自適應實現姿態控制功能的高技術精密裝備。無人機部隊官兵在裝備飛行訓練過程中發現，光電轉臺處于跟蹤態時對地面目標的跟蹤操作過程，由于天氣能見度、無人機較高航高等因素的影響，操作過程非常復雜，操作手的技術熟練度要求高，對實裝飛行過程的依賴度較高。由于無人機飛行空域較寬，空域協調較為復雜，無人機部隊開展實裝飛行的條件受到諸多因素的限制，而且，無人機裝備的使用壽命有限，不允許頻繁地開展實裝飛行訓練，因此，迫切需要基于三維視景仿真技術的替代訓練設備，來解決無人機部隊視頻偵察目標跟蹤的訓練難題。國內外并沒有針對無人機載光電轉臺硬件設備三維視景應用的全數字仿真建模研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機載光電穩定轉臺跟蹤態建模仿真方法，以解決現有技術軟件仿真條件下的無人機裝備訓練的高逼真度仿真難以實現的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

無人機載光電穩定轉臺跟蹤態建模仿真方法，其特征在于：

首先將無人機載光電穩定轉臺從功能上簡化為由內環組件、外環組件和支座組成的二軸二框架結構，其中內環組件安裝視點，內環組件通過旋轉軸安裝在外環組件上，可隨外環組件一起繞外環軸做方位旋轉，內環組件繞旋轉軸相對外環轉動，其轉動角記為模型高低角，外環組件的旋轉軸固定在支座上，可繞外環軸相對于支座做方位旋轉，其轉動角記為模型方位角，支座為安裝固定裝置，可固定于無人機等運動或靜止平臺上；

接著建立無人機N系坐標，其坐標原點設定在無人機的質心上，X_n軸指向地理北，Z_n軸為重力方向，Y_n軸為向東；

建立航跡S系坐標原點在無人機質心處，X_s軸與無人機規劃航向同向，Z_s軸為重力方向，Y_s軸與X_s軸和Z_s軸為右手定則關系；

建立無人機U系坐標，無人機U系與無人機機體固聯，其坐標原點O_u為無人機的質心，X_u軸為無人機的機頭方向，Z_u軸垂直于機身平面并指向下方，Y_u軸與X_u軸和Z_u軸構成右手定則關系；偏航角為無人機U系X_u軸投影在無人機N系X_nO_nY_n平面上的方位角；俯仰角為無人機U系的X_uO_uY_u平面與無人機N 系的X_nO_nY_n平面的夾角，向上為正；滾轉角為無人機U系的X_uO_uZ_u平面與無人機N系的X_nO_nZ_n平面的夾角，右轉為正；