[發明專利]一種航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法及裝置

在審

• 申請號: 202210053320.8
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114386178A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王昱棠;田大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 孟潔

1.一種航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，方法包括以下步驟：

預先設置物理參數、拓撲結構設計方法所需參數初值及參數范圍，所述物理參數包括執行器慣量及阻尼，拓撲結構設計方法所需參數初值及參數范圍包括各約束閾值初值、各執行器控制參數范圍及初值；

根據所述物理參數的數值計算多個所述執行器的加權鄰接矩陣、通信強度、運動矩陣及多個約束，多個所述約束包括通信強度約束、時間約束、空間約束、通信能量約束及控制能量約束；

求解多個所述執行器約束下最優拓撲結構；

輸出最終判定為滿足要求的最優所述拓撲結構的約束范圍。

2.根據權利要求1所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，所述根據所述物理參數的數值計算多個所述執行器的加權鄰接矩陣、通信強度、運動矩陣及約束具體為：

描述各執行器間的信息交互；

定義通信延遲和故障概率的加權鄰接矩陣權值；

定義多個所述執行器通信強度；

定義多個所述執行器間的運動矩陣；

建立航空光電裝備成像通信強度約束。

3.根據權利要求2所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，在所述建立航空光電裝備成像通信強度約束之后還包括：

建立所述航空光電裝備的成像時間約束、空間約束、通信能量約束及控制能量約束中的一種或幾種。

4.根據權利要求2所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，所述描述各執行器間的信息交互具體為：

通過多個所述執行器組成成像裝備物像運動補償網絡；

各所述執行器通過所述運動補償網絡交互。

5.根據權利要求2所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，在所述描述各執行器間的信息交互之前還包括：

將不同運動尺度、不同運動維度的異構執行器運動方程統一在一個坐標系上。

6.根據權利要求3所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，所述求解多個所述執行器約束下最優拓撲結構具體為：

預先設置一個死循環程序用于尋找最優的拓撲結構，所述死循環程序通過設置一個循環變量作為標志判斷是否退出循環，并設置每隔固定時間運行一次循環。

7.根據權利要求6所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，所述死循環程序尋找最優的拓撲結構具體包括：

選擇需要計算的約束閾值；

在所述約束閾值內依次計算單一約束下的拓撲結構范圍；

在所述死循環程序內計算不同約束下拓撲結構范圍的交集；

判斷所述交集中是否包含可以在航空光電裝備中實現的拓撲結構；

如果包含可以在航空光電裝備中實現的拓撲結構，則結束所述死循環；

否則依次在選擇的約束閾值范圍內動態調整影響拓撲結構的約束閾值，重新在所述死循環程序內計算不同約束下拓撲結構范圍的交集，直至判斷所述交集中包含可以在航空光電裝備中實現的拓撲結構。

8.根據權利要求7所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，在所述死循環程序通過設置一個循環變量作為標志判斷是否退出循環中具體包括：

若找出滿足要求的拓撲結構，則記錄當前拓撲結構參數，通過置位標志位的方式跳出所述死循環程序；

若遍歷所有約束閾值的組合后仍未找到滿足要求的拓撲結構，則將拓撲結構所有參數置零，通過置位標志位的方式跳出所述死循環程序。

9.根據權利要求7所述的航空成像設備多執行器的拓撲結構設計方法，其特征在于，所述在選擇的約束閾值范圍內動態調整影響拓撲結構的約束閾值具體包括：

預先設定一個動態調整單位，當所述約束閾值不滿足要求時，在當前所述約束閾值的基礎上加上或減去所述動態調整單位，得到另一個用于進下一次循環時的約束閾值。

10.一種航空成像設備多執行器的拓撲結構設計裝置，其特征在于，包括：

預置單元，用于預先設置物理參數、拓撲結構設計方法所需參數初值及參數范圍，所述物理參數包括執行器慣量及阻尼，拓撲結構設計方法所需參數初值及參數范圍包括各約束閾值初值、各執行器控制參數范圍及初值；

計算單元，用于根據所述物理參數的數值計算多個所述執行器的加權鄰接矩陣、通信強度、運動矩陣及約束，多個所述約束還包括通信強度約束、時間約束、空間約束、通信能量約束及控制能量約束；

求解單元，用于求解多個所述執行器約束下最優拓撲結構；

輸出單元，用于輸出最終判定為滿足要求的最優所述拓撲結構的約束范圍。