[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

• 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

本發明屬于二維方位?俯仰型跟蹤轉臺領域，涉及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，不改變轉臺機械結構，使用方便；與傳統程序導引方法預先轉向法相比，在相同的方位角速度最大絕對值情況下，本發明所述方法可以有效減小轉臺的指向最大誤差和指向存在誤差的時長，縮短方位角速度處于最大的時長。本發明所述方法特別適合于直接過頂程度高的情況，可以與預先轉向法搭配使用，為中等跟蹤精度要求的轉臺過頂跟蹤提供一種簡單有效的途徑。

技術領域

本發明屬于二維方位-俯仰型跟蹤轉臺領域，涉及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。

背景技術

在工程實際中，經常需要利用轉臺搭載有效載荷完成特定的跟蹤任務。轉臺的基本功能是通過轉動兩個角度(方位角和俯仰角)，達到一定的指向，使得固連在轉臺上的有效載荷對特定的目標進行瞄準或跟蹤。

由于轉臺伺服系統方位角速度有限，當目標通過轉臺天頂附近時會出現過頂死區。方位角速度不能無限制地提高，它受諸多因素的限制，如電機調速范圍、載荷體積和重量等。常見的過頂方法有：采用X-Y型轉臺、方位-俯仰型轉臺增設第三軸(A、E、C三軸座架)、方位-俯仰型轉臺安裝在傾斜機構上(方位軸傾斜)和方位-俯仰型轉臺程序導引等。前三種方法都對轉臺的機械結構提出要求，不便于實現。程序導引過頂方法只需要改變轉臺的控制軟件，因此易于實現。程序引導過頂方法的關鍵是設計合適的穿越盲區的運動規律。

傳統的程序導引過頂方法是預先轉向法，當目標要穿過盲區時，在進入盲區之前一段時間開始(在此以前轉臺保持自跟蹤)，轉臺在程序的引導下加速并以其最快速度沖過盲區，在沖出盲區一段時間后減速恢復自跟蹤。這種方法存在的問題是最大指向誤差和指向存在誤差時長較大，而且轉臺方位角速度處于最大負荷的時間比較長。

發明內容

本發明的目的是提供一種跟蹤轉臺程序導引過頂方法，有效減小轉臺的指向最大誤差和指向存在誤差的時長。

為達到上述發明目的，本發明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，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；

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。

進一步，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；