[發(fā)明專利]高精度可調(diào)庫德鏡控制角的解算方法

在審

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• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106896497A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛樂堂;姜潤強(qiáng);王紅宣;陳健;杜璧秀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙)22210
• 代理人: 于曉慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度可調(diào)庫德鏡控制角的解算方法。

背景技術(shù)

在光電對抗系統(tǒng)中，常用折轉(zhuǎn)鏡組及庫德鏡組改變激光光束方向，最終使激光光束沿平行于視軸的方向出射。在其中的激光發(fā)射系統(tǒng)中，入射激光依次通過庫德鏡一1、庫德鏡二2、庫德鏡三3、庫德鏡四4、可調(diào)庫德鏡5折轉(zhuǎn)后出射，其原理如圖1所示。跟瞄轉(zhuǎn)臺的視軸偏離被跟蹤目標(biāo)后，通過調(diào)整可調(diào)庫德鏡5就可以修正由跟瞄轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差引起的出射激光指向誤差，使出射激光指向被跟蹤目標(biāo)，從而提高出射激光的指向精度。可調(diào)庫德鏡5具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快、精度高、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)，其控制角的大小與跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差成一定的函數(shù)關(guān)系，對控制角進(jìn)行高精度解算是可調(diào)庫德鏡5控制的核心問題。

目前，一般采用實(shí)測可調(diào)庫德鏡5的控制角與出射激光的指向誤差并對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的方法獲得描述兩者關(guān)系的函數(shù)關(guān)系，這種方法所得結(jié)果不夠準(zhǔn)確，存在一定誤差，無法在任意轉(zhuǎn)臺跟蹤誤差下都取得較高的出射激光指向精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了獲得準(zhǔn)確的可調(diào)庫德鏡控制角表達(dá)式，本發(fā)明提供一種高精度可調(diào)庫德鏡控制角的解算方法。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的高精度可調(diào)庫德鏡控制角的解算方法，包括以下步驟：

步驟一、在成像光學(xué)系統(tǒng)中，空間目標(biāo)成像于CCD靶面，當(dāng)空間目標(biāo)偏離視軸的方位角為A、偏離視軸的俯仰角為E時(shí)，空間目標(biāo)的像在方位方向上偏離CCD靶面中心MDa個(gè)像元、在俯仰方向上偏離CCD靶面中心MDe個(gè)像元，所述MDa、MDe與A、E之間的關(guān)系如式(1)所示：

式(1)中：A、E的單位均為角秒，像元尺寸的單位為微米，成像光學(xué)系統(tǒng)焦距的單位為毫米；

步驟二、在激光發(fā)射系統(tǒng)中，入射激光經(jīng)多個(gè)折轉(zhuǎn)鏡、庫德鏡組以及可調(diào)庫德鏡反射后，沿平行于視軸的方向出射，并最終指向位于成像光學(xué)系統(tǒng)視軸延長線上的空間目標(biāo)；當(dāng)空間目標(biāo)偏離視軸的方位角為A、偏離視軸的俯仰角為E時(shí)，通過調(diào)整可調(diào)庫德鏡繞其自身方位軸旋轉(zhuǎn)β角，再繞其自身俯仰軸旋轉(zhuǎn)γ角后，使出射激光重新指向空間目標(biāo)；所述β角、γ角的求解公式如式(2)、式(3)所示：

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為了獲得準(zhǔn)確的可調(diào)庫德鏡控制角表達(dá)式，通過建立描述可調(diào)庫德鏡控制角與出射激光方向之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行分析，推導(dǎo)出形式簡潔的可調(diào)庫德鏡控制角的數(shù)學(xué)解析式式(2)和式(3)。通過實(shí)踐證明使用式(2)和式(3)求解可調(diào)庫德鏡的控制角，能在任意轉(zhuǎn)臺跟蹤誤差下均取得極高的出射激光指向精度。

附圖說明

圖1為激光發(fā)射系統(tǒng)原理圖。

圖2為在成像光學(xué)系統(tǒng)中跟蹤誤差A(yù)、E解算原理圖。

圖3為本發(fā)明的可調(diào)庫德鏡控制角解算原理圖。

圖4為可調(diào)庫德鏡反射作用示意圖。

圖中：1、庫德鏡一，2、庫德鏡二，3、庫德鏡三，4、庫德鏡四，5、可調(diào)庫德鏡，6、CCD靶面。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

為了獲得準(zhǔn)確的可調(diào)庫德鏡5控制角的表達(dá)式，本發(fā)明推導(dǎo)出形式簡潔的可調(diào)庫德鏡5控制角的數(shù)學(xué)解析式。如圖3和圖4所示，本發(fā)明的高精度可調(diào)庫德鏡控制角的解算方法，其具體過程如下：

步驟一、計(jì)算跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差

如圖2所示，在成像光學(xué)系統(tǒng)中，空間目標(biāo)P₂在CCD靶面6上進(jìn)行成像。當(dāng)空間目標(biāo)P₂位于成像光學(xué)系統(tǒng)的視軸延長線上時(shí)，將成像于CCD靶面6中心，若空間目標(biāo)P₂偏離視軸δ角即跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差為A(空間目標(biāo)P₂偏離視軸的方位角)、E(空間目標(biāo)P₂偏離視軸的俯仰角)時(shí)，空間目標(biāo)P₂的像在方位方向上偏離CCD靶面6中心MDa個(gè)像元、在俯仰方向上偏離CCD靶面6中心MDe個(gè)像元。所說的MDa和MDe即分別為方位脫靶量和俯仰脫靶量，而各個(gè)時(shí)刻的方位脫靶量MDa、俯仰脫靶量MDe是已知的，因此常用方位脫靶量MDa、俯仰脫靶量MDe來表示跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差A(yù)、E。方位脫靶量MDa、俯仰脫靶量MDe與跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差A(yù)、E之間的關(guān)系如式(1)所示：

式(1)中：跟蹤轉(zhuǎn)臺的跟蹤誤差A(yù)、E的單位是角秒，像元尺寸的單位為微米(μm)，成像光學(xué)系統(tǒng)焦距的單位為毫米(mm)。

步驟二、計(jì)算可調(diào)庫德鏡5的控制角