[發明專利]基于參考光的瞄準線高精度穩定方法

有效

• 申請號: 202010475782.X
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111665873B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王惠林;徐飛飛;姜世洲;杜言魯;鞏全成;雷亮;韓瑞;王新偉;李剛;謝娜;陳鳴
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20;G01C21/18
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發明屬于伺服控制技術領域，具體涉及一種基于參考光的瞄準線高精度穩定方法。該方法在現有的二級穩定方法中，增加了參考激光光束，該光束穿過光學系統，由于受到外界振動擾動及光學元件相互運動等原因，相對系統光軸發生抖動，位置敏感探測器對參考激光進行接收，測量出光學元件間相互運動所引起的瞄線偏差，從而控制快速反射鏡對其進行補償消除。本發明采用高精度的速率陀螺作為慣性基準，以參考光為輔助，通過多回路的控制網絡，以實現穩瞄系統的高精度穩定，結構緊湊、成本低，解決了現有二級穩定方法中，由于外界干擾所產生的光學系統內元件相對運動無法測量及補償的問題，在基于運動載體的光電穩定與跟蹤等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于伺服控制技術領域，具體涉及一種基于參考光的瞄準線高精度穩定方法。

背景技術

瞄準線穩定與跟蹤技術目前已廣泛應用于海、陸、天、空等各種載體平臺，成為高分辨率探測、晝夜偵察、精確打擊、光電對抗與毀傷等必不可少的技術手段。隨著現代軍事裝備技術的飛速發展，要求光電系統具有更遠的作用距離、更高的圖像分辨率、更高的瞄準與跟蹤精度，

目前，高性能的光電穩瞄系統大多都配備長焦距、多波段傳感器，并采用組合穩定及共光路技術，因此，較傳統系統相比，口徑大且光學系統更為復雜。當系統工作于復雜的應用環境時，如此復雜、零件眾多的光學系統中，難免會產生光學元件間的相對位移，而在長焦折返光學系統中，圖像的像質對這種相對位移非常敏感，勢必會造成圖像的抖動或模糊。

基于快速反射鏡的組合穩定方法應用廣泛，《應用光學》第34卷第1期的文章《基于反射鏡補償的粗精組合穩定控制系統性能對比與分析》討論了這種穩定方法，在整體穩定的基礎上，通過快速反射鏡來補償殘余誤差，克服光電成像系統在運動或振動環境中的視軸線抖動，從而實現穩定清晰成像。但是，光學系統中元器件相互運動，致使光學信號隨機運動所產生的圖像抖動或模糊，即使采用二級穩定仍無法進行修正。

美國專利US6653611B2“optical line of sight pointing and stabilizationsystem”中介紹了一種基于慣性參考單元的瞄準線穩定方法，其中參考光源安裝于慣性參考單元，與光學系統相獨立。慣性參考單元作為萬向架和參考光穩定的基準，系統結構復雜，實現難度大，成本高。SPIE“Comparison of wide-band inertial line of sightstabilization reference mechanizations”一文中，除上述方法，還介紹了一種捷聯式穩定方式。參考光固聯于光學系統平臺，僅通過快調反射鏡對基座和光路中擾動進行補償。由于快調反射鏡行程較小，因此補償能力有限。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種基于參考光的瞄準線高精度穩定方法。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于參考光的瞄準線高精度穩定方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：獲取光電系統當前由于外界擾動所產生的方位運動角速度ω_gx、俯仰運動角速度ω_gy；

其中，所述方位運動角速度ω_gx、俯仰運動角速度ω_gy由安裝于穩定平臺的陀螺測量得出；

步驟2：計算穩定平臺的穩定控制指令；

方位運動角速度ω_gx輸入穩定平臺的控制器，通過穩定平臺的控制器的傳遞函數G_A(s)進行轉換處理，得出方位向控制指令；同理，得出俯仰向控制指令；

傳遞函數G_A(s)包括：比例積分控制器、超前校正網絡、低通濾波器，比例控制器、積分控制器、超前校正網絡、低通濾波器的參數根據傳遞函數和離散方程求解；