[發明專利]一種基于雙光楔紅外成像的光軸控制方法

有效

• 申請號: 201911230141.1
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN111123991B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張巍巍;印劍飛;武宏程;陳光山;仇榮生
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種雙光楔紅外成像的光軸控制方法，步驟如下：S1當光線進入光楔時光線發生折射，設入射光線和出射光線之間形成的夾角為δ；S2定義雙光楔機構坐標系為虛擬滾仰坐標系；將兩個光楔的同向運動產生的效果等效于滾轉運動，兩個光楔的相對運動產生的效果等效于俯仰運動；S3通過坐標轉換，將載機雷達測得的目標坐標或探測器測得的目標失調角坐標變換到雙光楔虛擬滾仰系中；S4在雙光楔結構位標器中，通過控制兩光楔的滾轉運動實現光軸的位置控制；由虛擬滾仰系下的坐標指令，進一步轉換為兩個光楔的滾轉指令；S5由DSP實時解算控制器，輸出控制量控制電機帶動光楔旋轉，由碼盤實時測得滾轉光楔機構的位置信息進行反饋，形成閉環回路。

技術領域

本發明涉及基于雙光楔紅外成像的光軸控制方法。雙光楔系統具有結構簡單、偏轉角度大等特點。利用雙光楔結構控制系統光軸指向。

背景技術

針對未來空戰中強環境適應性、強對抗作戰任務對導引頭提出的高性能需求，需開展雙模復合制導總體技術的研究。利用基于小型光楔掃描技術等，突破小型復合導引頭技術，開展新一代導彈研究，提高我空軍作戰能力，適應未來空戰，滿足未來復雜戰場環境下的強對抗作戰要求。未來作戰的主要模式將是四代機對四代機，為保證在四代機有限的彈艙內裝備足夠多的武器，導彈需采用小型化設計。雙光楔結構的位標器設計，可以大大減小導引頭尺寸，且結構簡單，控制靈活，偏轉角度足夠大，可滿足小型化設計需求。

目前常用的位標器結構主要有雙框架結構、滾仰式結構等，光學系統隨框架一起運動。這種結構的位標器重量偏大，很難實現小型化設計。

雙光楔掃描技術廣泛應用于激光掃描工作體制中，技術成熟，但是較少應用于紅外成像系統的光軸控制中。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙光楔紅外成像的光軸控制方法，能夠利用簡單的結構及經典控制方法實現導引頭光軸的精確控制。

本發明的技術方案是：一種基于雙光楔紅外成像的光軸控制方法，包括以下步驟：

S1：當光線進入光楔時光線發生折射，設入射光線和出射光線之間形成的夾角為δ；

S2：定義雙光楔機構坐標系為虛擬滾仰坐標系；將兩個光楔，即光楔Y和光楔Z的同向運動產生的效果等效于滾轉運動，兩個光楔的相對運動產生的效果等效于俯仰運動；

S3：通過坐標轉換，將載機雷達測得的目標坐標或探測器測得的目標失調角坐標變換到雙光楔虛擬滾仰系中，作為指令，控制雙光楔旋轉將光軸指向目標；

S4：在雙光楔結構位標器中，通過控制兩光楔的滾轉運動實現光軸的位置控制；由虛擬滾仰系下的坐標指令，進一步轉換為兩個光楔的滾轉指令；

S5：根據上述步驟解算出的控制指令，由DSP實時解算控制器，輸出控制量控制電機帶動光楔旋轉，由碼盤實時測得滾轉光楔機構的位置信息進行反饋，形成閉環回路，最終實現光軸的位置控制。

所述步驟(3)中的轉換公式為：

式中：α——彈體系下的偏航角；

β——彈體系下的俯仰角；

θ1——虛擬滾仰系下的俯仰角；

γ1——虛擬滾仰系下的滾轉角。

所述步驟(4)中的轉換公式如下：

p1、p2——兩路光楔的滾轉指令。

所述步驟(5)中每個光楔組件的控制器采用經典的PID控制算法，具體如下公式：

式中：