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[發明專利]基于俯仰角反轉和角度平滑的跟蹤轉臺程序導引過頂方法有效

專利信息
申請號: 201810763321.5 申請日: 2018-07-12
公開(公告)號: CN109031950B 公開(公告)日: 2021-06-29
發明(設計)人: 白顯宗;陳磊;張敬;朱得糠 申請(專利權)人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
主分類號: G05B13/04 分類號: G05B13/04
代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011 代理人: 劉瑞東
地址: 100071 *** 國省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關鍵詞: 基于 俯仰 反轉 角度 平滑 跟蹤 轉臺 程序 導引 方法
【權利要求書】:

1.一種基于俯仰角反轉和角度平滑的跟蹤轉臺程序導引過頂方法,其特征在于,所述方法的步驟包括:

S1,指令轉動角度確定

根據跟蹤任務通過計算給出目標點的位置和速度坐標,得到離散形式的轉臺方位角及其角速度、俯仰角及其角速度數據;

S2,確定方位角速度峰值點

通過五點四次多項式插值得到方位角速度絕對值峰值及對應的時間,對比方位角速度絕對值峰值與轉臺方位驅動系統能提供的最大角速度,如果前者大于后者,則需要進行程序導引過頂;

所述S2,確定方位角速度峰值點的具體步驟如下:

找到離散的方位角速度絕對值最大值點對應的時間tmid,以該點為中點,前后各取2個點,得到5個方位角速度數據組

對5個點進行五點四次多項式插值,得到插值多項式;如果則求插值多項式在區間[tmid-2,tmid+2]內的極大值及對應的時間;如果則求插值多項式在區間[tmid-2,tmid+2]內的極小值及對應的時間;得到方位角速度絕對值峰值及對應的時間tmax;

對比方位角速度絕對值峰值與轉臺方位驅動系統能提供的最大角速度如果則需要進行程序導引過頂;

S3,俯仰角反轉

找到指令俯仰角的最小值對應的時間,對方位角和俯仰角及其角速度數據進行反轉處理,得到反轉處理后的數據;

S4,角度數據平滑處理

給定方位角速度平滑起始值,得到方位角速度絕對值大于該值的時間區間,并得到這兩個時間點上的方位角俯仰角及其角速度;

對兩個點的方位角和俯仰角進行兩點三次Hermite插值,得到區間內經過平滑處理后的角度和角速度;

S5,平滑起始值的確定

調整方位角速度平滑起始值,使得平滑處理后得到的方位角速度最大絕對值滿足約束,并使指向誤差時長達到最短。

2.根據權利要求1所述一種基于俯仰角反轉和角度平滑的跟蹤轉臺程序導引過頂方法,其特征在于,所述S1,指令轉動角度確定的具體步驟如下:

S11,定義平臺坐標系,其與轉臺的安裝固連,原點O位于轉臺旋轉中心,Z軸指向方位旋轉軸向下,Y軸指向方位角為零時的俯仰旋轉軸,X軸與Y軸和Z軸垂直,指向俯仰角為正時的旋轉方向;其中定義轉臺指向天頂方向時俯仰角為零;

S12,需要跟蹤的目標點P,其位置和速度用平臺坐標系內的直角坐標來表示分別為(x,y,z)T和(x,y,z)T和由具體的跟蹤任務通過計算給出,以離散形式給出可跟蹤弧段內的時間和位置速度坐標

轉臺跟蹤設備瞄準點P時需要旋轉的方位角α、方位角速度俯仰角β、俯仰角速度點P至轉臺的斜距ρ及其變化率如下述公式所述

方位-俯仰型轉臺系統的總角速度ω與方位角速度和俯仰角速度的關系為

S13,根據公式和公式得到離散形式的轉臺方位角及其角速度、俯仰角及其角速度數據

3.根據權利要求2所述一種基于俯仰角反轉和角度平滑的跟蹤轉臺程序導引過頂方法,其特征在于,所述S3,俯仰角反轉的具體步驟如下:

找到指令俯仰角β的最小值βmin對應的時間對方位角和俯仰角及其角速度數據進行如下處理,得到反轉處理后的數據

俯仰角反轉之后,轉臺跟蹤設備瞄準點的直角坐標為

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