一种运动平台小型光电系统跟瞄控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法。该控制方法利用一个二维转台和一块快速倾斜镜实现高精度跟瞄。该控制方法是利用粗图像探测器信息和陀螺信息同时实现二维转台和快速倾斜镜的控制。具体控制方式为：二维转台由角速率陀螺反馈闭环构成速度回路，由图像探测器脱靶量反馈闭环构成粗跟踪回路；同时，将图像传感器脱靶量和陀螺信号融合，得到二维转台跟踪残差和扰动抑制残差，作为快速倾斜镜的输入，用快速倾斜镜再次校正这两部分误差，获得高精度跟瞄。本发明专利技术所述控制方法简化系统组成，快速倾斜镜充分利用粗跟踪图像传感器和陀螺信息，实现高精度的光束控制，具有结构简单、稳定可靠，工程容易实现。

High precision tracking and control method for small photoelectric system of moving platform

The invention discloses a high precision tracking control method for a moving platform small photoelectric system. The control method uses a two dimensional turntable and a fast tilting mirror to achieve high precision tracking. The control method is to realize the control of the two dimensional turntable and the fast tilting mirror by using the coarse image detector information and the gyro information. The specific way to control by the two-dimensional turntable angular rate gyro feedback loop speed loop by the image detector miss distance feedback loop a coarse tracking loop; at the same time, the miss distance image sensor and gyro signal fusion, two-dimensional turntable tracking error and disturbance rejection of the residuals, as FSM input, with the fast steering mirror again correction the two part of the error, high precision tracking. The control method of simplifying the system, make full use of the fast steering mirror image sensor and gyro tracking information, to achieve high precision beam control, has the advantages of simple structure, stable and reliable, easy to implement in engineering.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光束控制领域，具体涉及一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法，主要用于运动平台上小型光电系统光轴对目标的高精度瞄准。
技术介绍
运动平台上的光电系统，受限于平台载重、空间、功耗等限制，要求光电系统必须小型化，这就限制了系统的硬件组成、机械设计以及光路设计。很多情况下，由于传统的地基光电系复合轴结构比较复杂、庞大，而不能直接用于运动平台上。为了满足小型化的需求，运动平台上光电系统常采用单轴结构，只有一级跟踪成像传感器，用于机架闭环跟踪目标。由于没有精成像光路及精图像探测器，因此不能组成粗、精跟踪的复合轴控制，这就大大降低了系统对目标的跟踪和瞄准精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提出一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法，利用粗跟踪图像探测器脱靶量与陀螺信息融合，得到机架跟踪目标残差和扰动抑制残差，作为发射光路中快速倾斜镜的输入，利用高带宽快速倾斜镜对这两部分误差再次进行抑制，从而提高系统光轴对目标的跟踪、瞄准精度。本专利技术解决上述技术问题的技术方案为：一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法，该光电系统由一个二维转台、一块快速倾斜镜M1、一块固定反射镜M2、一个图像探测器，角速率陀螺A和角速率陀螺E组成，二维转台包含方位轴和俯仰轴，快速倾斜镜M1安装在发射光路中，发射光束经过快速倾斜镜M1和固定反射镜M2发射到目标上，从目标来的光线不经过快速倾斜镜M1，直接在图像探测器上成像，二维转台由角速率陀螺反馈闭环构成速度回路，由图像探测器脱靶量闭环构成粗跟踪回路；同时，将图探测器脱靶量和陀螺信号滤波融合，得到转台粗跟踪残差和扰动抑制残差，作为快速倾斜镜的输入，用高带宽快速倾斜镜再次校正这两部分误差，提高系统光轴对目标的跟踪、瞄准精度，该方法的瞄准误差为： E ( s ) = 1 - e - τ s * G F 2 ( s ) * G 2 ( s ) 1 + G m a i n ( s ) * R ( s ) + 1 - G F 1 ( s ) * C 4 ( s ) * G 2 ( s ) 1 + G m a i n ( s ) * 1 s * d ( s ) - - - ( 1 ) ]]>其中： G 2 ( s ) = C 3 ( s ) P 2 ( s ) 1 + C 3 ( s ) P 2 ( s ) ; ]]> G m a i n ( s ) = e - τ s C 2 ( s ) G 1 ( s ) 1 s ; ]]>E(s)：瞄准误差；R(s)：目标位置；d(s)：扰动；e-τs：图像探测器脱靶量延迟；P1(s)：二维转台速度特性；C1(s)：二维转台速度回路控制器；C2(s)：二维转台跟踪回路控制器；P2(s)：快反镜特性；C3(s)：快反镜位置回路控制器；C4(s)：扰动前馈控制器；GF1(s)：扰动解耦滤波；GF2(s)：目标解耦滤波；由公式(1)可知，当设计控制器可以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法，其特征在于：该跟瞄系统由一个二维转台、一块快速倾斜镜M1、一块固定反射镜M2、一个图像探测器，角速率陀螺A和角速率陀螺E组成，二维转台包含方位轴和俯仰轴，快速倾斜镜M1安装在发射光路中，发射光束经过快速倾斜镜M1和固定反射镜M2发射到目标上，从目标来的光线不经过快速倾斜镜M1，直接在图像探测器上成像，二维转台由角速率陀螺反馈闭环构成速度回路，由图像探测器脱靶量闭环构成粗跟踪回路；同时，将图探测器脱靶量和陀螺信号滤波融合，得到转台粗跟踪残差和扰动抑制残差，作为快速倾斜镜的输入，用高带宽快速倾斜镜再次校正这两部分误差，提高系统光轴对目标的跟踪、瞄准精度，该方法的瞄准误差为：E(s)=1-e-τs*GF2(s)*G2(s)1+Gmain(s)*R(s)+1-GF1(s)*C4(s)*G2(s)1+Gmain(s)*1s*ds---(1)]]>其中：G2(s)=C3(s)P2(s)1+C3(s)P2(s);]]>Gmain(s)=e-τsC2(s)G1(s)1s;]]>E(s)：瞄准误差；R(s)：目标位置；d(s)：扰动；e‑τs：图像探测器脱靶量延迟；P1(s)：二维转台速度特性；C1(s)：二维转台速度回路控制器；C2(s)：二维转台跟踪回路控制器；P2(s)：快反镜特性；C3(s)：快反镜位置回路控制器；C4(s)：扰动前馈控制器；GF1(s)：扰动解耦滤波；GF2(s)：目标解耦滤波；由公式(1)可知，当设计控制器可以实现系统光轴对低频目标的高精度跟踪和对宽频扰动的高精度抑制，从而实现系统光轴对目标的高精度瞄准，控制器C4(s)中的是为了保证控制器物理可实现和提高对G2(s)误差的鲁棒性。...

【技术特征摘要】
1.一种运动平台小型光电系统高精度跟瞄控制方法，其特征在于：该跟瞄系统由一个二维转台、一块快速倾斜镜M1、一块固定反射镜M2、一个图像探测器，角速率陀螺A和角速率陀螺E组成，二维转台包含方位轴和俯仰轴，快速倾斜镜M1安装在发射光路中，发射光束经过快速倾斜镜M1和固定反射镜M2发射到目标上，从目标来的光线不经过快速倾斜镜M1，直接在图像探测器上成像，二维转台由角速率陀螺反馈闭环构成速度回路，由图像探测器脱靶量闭环构成粗跟踪回路；同时，将图探测器脱靶量和陀螺信号滤波融合，得到转台粗跟踪残差和扰动抑制残差，作为快速倾斜镜的输入，用高带宽快速倾斜镜再次校正这两部分误差，提高系统光轴对目标的跟踪、瞄准精度，该方法的瞄准误差为： E ( s ) = 1 - e - τ s * G F 2 ( s ) * G 2 ( s ) 1 + G m a i n ( s ) * R ( s ) + 1 - G F 1 ( s ) * C 4 ( s ) * G 2 ( s ) 1 + G m a i n ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏运霞，包启亮，蒋晶，刘子栋，
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