[發明專利]基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置及跟蹤方法

在審

• 申請號: 201810240772.0
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108519087A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 姜清秀;周奐斌;黃碧洲;王亞飛;王超;程友信;周輝
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天萬峰科技發展有限公司
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊;李滿

1.一種基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置，其特征在于：它包括第一陀螺儀(1)、第二陀螺儀(2)、方位框(3)、俯仰框(4)、探測支架(5)、光學聚光透鏡(6)、第一直流力矩電機(7)、第一位置傳感器(8)、外框(9)、第二直流力矩電機(10)、第二位置傳感器(11)和光電傳感器(16)，所述方位框(3)位于俯仰框(4)內，俯仰框(4)位于外框(9)內，所述方位框(3)的上轉軸通過俯仰框上軸承(12)轉動設置在俯仰框(4)的上側方位框安裝孔中，方位框(3)的下轉軸通過俯仰框下軸承(13)轉動設置在俯仰框(4)的下側方位框安裝孔中，俯仰框(4)的左轉軸通過外框左軸承(14)轉動設置在外框(9)的左側俯仰框安裝孔中，俯仰框(4)的右轉軸通過外框右軸承(15)轉動設置在外框(9)的右側俯仰框安裝孔中；

所述俯仰框(4)上安裝第一直流力矩電機(7)，所述第一直流力矩電機(7)用于驅動方位框(3)的下轉軸在俯仰框下軸承(13)中轉動，所述俯仰框(4)上安裝第一位置傳感器(8)，所述第一位置傳感器(8)用于感應方位框(3)的上轉軸的位置，外框(9)上安裝第二直流力矩電機(10)，所述第二直流力矩電機(10)用于驅動俯仰框(4)的左轉軸在外框左軸承(14)中轉動，外框(9)上安裝第二位置傳感器(11)，第二位置傳感器(11)用于感應俯仰框(4)的右轉軸的位置；

所述方位框(3)上安裝有探測支架(5)，第一陀螺儀(1)和第二陀螺儀(2)安裝在探測支架(5)的后端，第一陀螺儀(1)和第二陀螺儀(2)的敏感軸相互垂直，第一陀螺儀(1)的敏感軸與方位框(3)的軸線保持水平，第二陀螺儀(2)的敏感軸與俯仰框(4)的軸線保持水平；

光學聚光透鏡(6)和光電傳感器(16)均安裝在探測支架(5)上，光學聚光透鏡(6)位于探測支架(5)的前端，光電傳感器(16)的光通信端面向光學聚光透鏡(6)。

2.根據權利要求1所述的基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置，其特征在于：它還包括DSP處理器，所述光電傳感器(16)的信號輸出端連接DSP處理器的方位角度和俯仰角度信號輸入端，第一陀螺儀(1)的信號輸出端連接DSP處理器的方位角角速度信號輸入端，第二陀螺儀(2)的信號輸出端連接DSP處理器的俯仰角角速度信號輸入端，第一位置傳感器(8)的信號輸出端連接DSP處理器的方位框上轉軸的轉動位置信號輸入端，第二位置傳感器(11)的信號輸出端連接DSP處理器的俯仰框右轉軸的轉動位置信號輸入端，DSP處理器的電機PWM驅動信號輸出端分別連接第一直流力矩電機(7)和第二直流力矩電機(10)的驅動信號輸入端。

3.根據權利要求1所述的基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置，其特征在于：所述光學聚光透鏡(6)、光電傳感器(16)光通信端和第一陀螺儀(1)的敏感軸為同軸設置。

4.根據權利要求1所述的基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置，其特征在于：所述探測支架(5)、光學聚光透鏡(6)和光電傳感器(16)組成光電傳感視軸。

5.根據權利要求1所述的基于MEMS陀螺的跟蹤平臺裝置，其特征在于：所述DSP處理器安裝在平臺裝置的外殼上。

6.一種權利要求1所述裝置的跟蹤方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：激光器射出的激光照射到目標上，目標反射回的激光光斑通過光學聚光透鏡(6)同軸照射到光電傳感器(16)的光通信端；

步驟2：當目標發生角度偏移時，光電傳感器(16)感應得到反射回的激光光斑相對光電傳感器(16)光通信端的方位角度和俯仰角度信息，并發送給DSP處理器；

第一陀螺儀(1)和第二陀螺儀(2)分別將此時的方位角角速度信息和俯仰角角速度信息發送給DSP處理器；

步驟3：DSP處理器根據反射回的激光光斑相對光電傳感器(16)光通信端的方位角度和俯仰角度信息，以及此時的方位角角速度信息和俯仰角角速度信息對第一直流力矩電機(7)和第二直流力矩電機(10)進行控制，使反射回的激光光斑再次與光電傳感器(16)的光通信端同軸，實現對目標的跟蹤。

7.根據權利要求6所述的跟蹤方法，其特征在于：所述步驟3中，DSP處理器還結合第一位置傳感器(8)和第二位置傳感器(11)反饋回來的轉軸位置信號對第一直流力矩電機(7)和第二直流力矩電機(10)進行閉環控制，使反射回的激光光斑與光電傳感器(16)的光通信端同軸。