一种可编程控制的目标轨迹模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，针对传统的目标轨迹模拟装置动靶标动态范围小、灵活性低、成本高等问题，已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求，提出并设计通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性。并且该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性。除此之外，该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，更适用于工程化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于目标轨迹模拟仿真领域，具体的涉及一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，主要用于模拟目标运动轨迹，为光电跟踪设备提供实验验证测试平台。
技术介绍
光电跟踪设备在研发过程中，需要对设备的跟踪性能进行反复多次的测试，以保证系统在正式试验过程中稳定可靠的运行。由于在前期的测试过程中设备一般在调试车间或实验室，这种测试环境条件往往不具备有进行真实目标跟踪的条件，并且就算是在真实跟踪实验外场，也依然不具备多次测试跟踪条件，比如在对飞机等目标的跟踪实验中，由于其成本代价极其昂贵，基本上不可能提供真实测试环境，从而需保证每次试验中光电跟踪设备都进行有效跟踪而不是测试。因此在这种情况下，光电跟踪设备在前期的测试过程中就需要一个目标轨迹特性模拟的装置，以便在调试车间或实验室就能进行基本的跟踪性能模拟测试。当前使用广泛的轨迹模拟装置为动靶标，其结构如附图1所示，由一个支架、一个直流电机、一个旋转臂和一个LED灯构成，LED灯点亮时用来模拟目标，直流电机带动旋转臂旋转，从而带动LED灯旋转，实现目标轨迹的动态模拟。但是该装置存在许多明显的缺点和不足：首先，该装置能模拟的轨迹形状非常有限，由于电机旋转臂长度固定，从而目标在平面内只能做圆周运动，动态范围小，灵活性差；其次，由于其结构的限制，当动靶标高度较低时，所能测试的光电跟踪设备的方位俯仰范围有限，当动靶标高度提升、旋转臂加长时，其自身的体积和重量又会相应增加，从而增加制造成本；最后，由于其体积和重量的限制，动靶标携带性差，无法带到外场进行跟踪测试。综上所述，传统的目标轨迹模拟装置动靶标已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求，急需要设计和制造一种新型的目标轨迹模拟装置。
技术实现思路
针对传统的目标轨迹模拟装置动靶标已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求等问题，本专利技术提出了一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，该装置通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性；由于该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性；同时该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，从而在提高靶标高度时无需再增加成本，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，提高轨迹模拟装置的实用性。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案：一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其包括控制器模块、驱动模块、执行机构模块；控制器模块通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而修正执行机构模块两个轴向的偏转角度，驱动模块把控制器模块输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块上的电机，执行机构模块上的电机收到驱动模块上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构模块上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样利用靶点实现目标的轨迹模拟。控制器模块的硬件平台可由工控机、嵌入式板卡、单片机或PowerPC构成。执行机构模块主要包含九个部分：基座、底座、位置传感器、电机、柔性支柱、运动台面、成像设备、固定槽和靶面；基座用来固定竖着安装的两轴运动控制台，两轴运动台由一个柔性支柱所支撑的运动台面、四个电机和四个位置传感器构成；成像设备垂直安装在两轴运动台的运动台面上，当电机驱动运动台面运动时，成像设备跟着运动，这样成像设备所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。执行机构模块中两轴运动台上的四个电机包括但不限于音圈电机或压电陶瓷设计构成。执行机构模块中两轴运动台上的四个位置传感器包括但不限于电涡流位置传感器或者电位器位移传感器构成。执行机构模块中成像设备包括但不限于激光笔或小型光纤激光器构成。本专利技术的原理在于：如附图2所示，共有三个单元组成：控制器模块、驱动模块、执行机构模块。各单元连接关系：控制器模块以指定频率采集执行机构模块上的位置传感器信号，通过控制程序输出驱动信号，驱动模块接收控制器模块的驱动信号然后直接驱动执行机构模块中的电机，从而实现整个装置的正常工作。具体结构如下：控制器模块：该模块是整个装置的核心，它协调、控制整个装置的逻辑时序、工作方式。控制器模块通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而反过来修正和控制执行机构两个轴向的偏转角度。由于执行机构的运动频率和幅度的改变直接表现为模拟目标轨迹的速度和加速度的变化，而其运动频率和幅度的改变直接由控制器模块控制信号的频率和幅值决定，因此可以通过改变控制信号的频率和幅值来模拟不同速度、加速度的目标轨迹，以此来实现各种不同运动特性的目标轨迹。驱动模块：把控制器模块输出的弱电控制信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块上的电机。执行机构模块：该模块实现控制信号向目标轨迹信号的转换，其主要包含三部分：一个基座、一个两轴运动控制台和一个成像设备。基座为一“L”型小台子，用来固定竖着安装的两轴运动控制台，以保证运动台在动态工作时基座的稳固性。两轴运动台由一个柔性支柱所支撑的运动台面、四个电机和四个位置传感器构成，其两轴是针对支撑台面所运动的轴线而言，具体称为X轴和Y轴，在两个轴线上各安装有两个电机，两电机一推一拉而带动运动台面绕一个轴旋转运动，因此当两个轴同时运动时便可带动运动台面绕任何轴运动。四个位置传感器安装于电机的对称轴线上，用于测量台面的运动量，该信号由控制器模块采集，用于闭环控制台面的运动。成像设备为电能转化为光能的装置，垂直安装在两轴运动台的台面上，能投射出一束聚光的光束，该光束在靶面汇聚成一高亮靶点，用来模拟目标。当电机驱动运动台面运动时，成像设备跟着运动，这样成像设备所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)与传统的轨迹模拟装置动靶标相比，该装置通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性；(2)该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性；(3)该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，从而在提高靶标高度时无需再增加成本，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，提高轨迹模拟装置的实用性。附图说明图1是传统的轨迹模拟装置动靶标的结构示意图，其中，A为LED灯，B为旋转臂，C为直流电机，D为支架。图2是本专利技术的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置设计结构图。图3是本专利技术的执行机构模块设计结构图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。如附图2所示，一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，包括控制器模块(1)、驱动模块(2)、执行机构模块(3)。控制器模块(1)通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块(3)上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而反过来修正和控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，包括控制器模块(1)、驱动模块(2)、执行机构模块(3)；其特征在于：控制器模块(1)通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块(3)上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而修正和执行机构模块(3)两个轴向的偏转角度，驱动模块(2)把控制器模块输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块(3)上的电机，执行机构模块(3)上的电机收到驱动模块(2)上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构模块(3)上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样来实现目标的轨迹模拟。

【技术特征摘要】
1.一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，包括控制器模块(1)、驱动模块(2)、执行机构模块(3)；其特征在于：控制器模块(1)通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块(3)上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而修正和执行机构模块(3)两个轴向的偏转角度，驱动模块(2)把控制器模块输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块(3)上的电机，执行机构模块(3)上的电机收到驱动模块(2)上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构模块(3)上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样来实现目标的轨迹模拟。2.根据权利要求1所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：控制器模块(1)的硬件平台可由工控机、嵌入式板卡、单片机或PowerPC构成。3.根据权利要求1所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：执行机构模块(3)主要包含九个部分：基座(①)、底座(②)、位置传感器(③)、电机(④)、柔性支柱(⑤)、运动台面(⑥)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓超，田竞，曹政，刘琼，毛耀，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51