一种基于双光楔红外成像的跟踪控制方法技术

一种双光楔红外成像的跟踪控制方法，步骤如下：S1当光线进入光楔时光线发生折射，设入射光线和出射光线之间形成的夹角为δ；S2计算光轴角。根据两个光楔的滚转传感器码盘测得的位置信息，进行解算，实时计算出光轴角Y、光轴角Z；S3设探测器测得的目标失调角坐标为dY、dZ；S4由光轴角和目标失调角合成视线角SY、SZ；S5将视线角SY、SZ转换成两个光楔的滚转指令，由DSP实时解算控制器，输出控制量控制电机带动光楔旋转，由码盘实时测得滚转光楔机构的位置信息进行反馈，形成闭环回路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双光楔红外成像的跟踪控制方法
本专利技术涉及一种基于双光楔红外成像的跟踪控制方法。
技术介绍
双光楔扫描技术广泛应用于激光扫描工作体制中，技术成熟，但是较少应用于红外成像系统的跟踪控制中。目前常用的位标器结构主要有双框架结构、滚仰式结构等，光学系统随框架一起运动。这种结构的位标器重量偏大，相应的电机需要较大力矩，尺寸偏大，很难实现小型化设计。而双光楔结构设计，可以大大减小产品外形尺寸，且结构简单，满足小型化设计需求的同时，控制方法灵活，偏转角度足够大，可作为未来小型化发展的方向之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种双光楔红外成像的跟踪控制方法，步骤如下：S1当光线进入光楔时光线发生折射，设入射光线和出射光线之间形成的夹角为δ；S2计算光轴角。根据两个光楔的滚转传感器码盘测得的位置信息，进行解算，实时计算出光轴角Y、光轴角Z；S3设探测器测得的目标失调角坐标为dY、dZ；S4由光轴角和目标失调角合成视线角SY、SZ；S5将视线角SY、SZ转换成两个光楔的滚转指令，由DSP实时解算控制器，输出控制量控制电机带动光楔旋转，由码盘实时测得滚转光楔机构的位置信息进行反馈，形成闭环回路。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种基于双光楔红外成像的跟踪控制系统，采用双光楔结构的位标器，通过控制双光楔的相对运动和/或同向运动，形成一个偏转的空间光轴角，配合目标失调角用于对空间任意目标的跟踪控制；通过滚仰坐标解算，获得双光楔的控制信息，用于控制位标器内的光楔旋转；实时测量光楔的位置信息进行反馈，形成闭环回路。上述的跟踪控制系统，优选的，位标器还包括镜筒、轴承组、电机、码盘；电机能够带动轴承组并进一步带动双光楔转动，码盘用于测量双光楔的位置，镜筒提供容置空间。上述的跟踪控制系统，优选的，采用PID控制算法，对双光楔进行反馈控制。上述的跟踪控制系统，优选的，采用处理器进行闭环解算，获得双光楔的反馈控制信息。一种基于双光楔红外成像的跟踪控制方法，包括如下步骤：确定双光楔的实时光轴角；确定探测器测得的目标失调角；将所述实时光轴角和目标失调角合成视线角，用于对双光楔进行反馈控制，并对目标进行跟踪。上述跟踪控制方法，优选的，双光楔能够相对运动和/或同向运动。上述跟踪控制方法，优选的，根据所述视线角，采用处理器进行闭环解算，获得双光楔的反馈控制信息。上述跟踪控制方法，优选的，采用码盘测量双光楔的实时位置。上述跟踪控制方法，优选的，采用PID控制算法，对双光楔进行反馈控制。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在由处理器加载并运行时，使所述处理器执行上述跟踪控制方法。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)位标器结构简单。目前常用的位标器结构主要有双框架结构、滚仰式结构、五轴位标器结构等。这些位标器通常结构复杂，重量偏大，很难实现小型化设计。本专利技术采用了双光楔式位标器，结构简单，重量轻，满足现代武器小型化设计需求。(2)传统的框架式机构通常配有复杂的光学组件，用来将目标的辐射光线折反到探测器像平面上，光学组件随框架一起摆动会引起目标像斑旋转，导致控制算法复杂。而双光楔机构本身就是光学组件，不存在光学组件随框架旋转而引起像斑旋转的问题，控制上无需进行复杂的坐标变换、坐标解算等，因此控制算法相对简单。(3)控制规律经典、灵活。本专利技术中的双光楔控制器为经典的控制规律，设计简单，调试方便。附图说明图1为单光楔光路示意图；图2为双光楔光路示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。本专利技术利用基于小型光楔扫描技术进行目标跟踪控制，突破小型复合导引头技术，开展新一代导弹研究，提高空军作战能力，适应未来空战，满足未来复杂战场环境下小型化强对抗作战要求。双光楔结构的位标器，与现有技术相比，具有结构简单，控制规律经典、灵活等优点，且偏转角度足够大，满足产品小型化设计需求的同时，具有足够大的跟踪场。光楔即为折射角α很小的棱镜，当光线进入光楔时光线发生折射，入射角和出射角之间形成一个夹角设为δ。双光楔为折射角均为α的两个光楔以不同的角度放置在一起。当两个光楔平行同向放置时，此时双光楔所产生的偏转角最大为2δ。当其中一个光楔绕中心轴旋转180°时，光线偏转角为0。当两个光楔处于任意位置放置时，所产生的光线偏转角在0～2δ之间。当两光楔相对位置固定后，两光楔同时同向或反向绕中心轴旋转时，将形成一个固定偏转的空间光轴角。通过控制双光楔的相对运动和同向运动，实现对空间任意目标的跟踪控制。位标器的每个光楔组件分别由镜筒、轴承组、电机和一个码盘组成。本专利技术将双光楔的两路滚转角转换到直角坐标系下，以及将直角系下的视线角转换为双光楔的两路滚转角，实时实现指令的切换。由于机构的角位置传感器码盘敏感到的是光楔的旋转角度，即为两个滚转角，而敏感元件测得的目标失调角是直角坐标系下的角度，坐标转换后能够提高本专利技术方法的效率。通过滚仰坐标解算，得出双光楔控制指令信息，由DSP实时解算控制器，输出控制量控制电机带动光楔旋转，由码盘实时测得滚转光楔机构的位置信息进行反馈，形成闭环回路，最终实对目标的跟踪控制。光楔组件的控制器采用经典的PID控制算法，算法简单易实现。本专利技术采用一种双光楔结构来实现对目标的跟踪控制，满足产品小型化设计需求，同时位标器结构简单，控制规律经典、灵活。下面详细说明本专利技术的具体实施方式。(1)双光楔原理折射角α很小的棱镜称为光楔，当光线进入光楔时光线发生折射，入射角和出射角之间的夹角设为δ，则偏转角δ满足下列公式。δ＝(n-1)α........................................(1)式中：n——光楔的折射率。双光楔即为折射角均为δ的两个光楔以不同的角度放置在一起。双光楔结构的入射光线和出射光线之间的夹角由下式获得。式中：δ——单光楔入射光线和出射光线之间夹角；x——两光楔之间的夹角，0≤x＜180°；y——双光楔出射角，0≤y＜2δ。当两个光楔平行同向放置时，此时双光楔所产生的偏转角最大为2δ。当其中一个光楔绕中心轴旋转180°时，光线偏转角为0。当两个光楔处于任意位置放置时，所产生的光线偏转角在0～2δ之间。当两光楔相对位置固定后，两光楔同时同向或反向绕中心轴旋转时，将形成一个固定偏转角的空间光轴角。(2)坐标系定义当两个光楔同时同向运动时，可实现导引头光轴在空间的圆锥运动，当两个光楔同时反向运动时，可实现导引头光轴的不同张角的运动。因此通过控制两个光楔的相对运动及同向运动，实现光线在空间的不同位置指向，即对不同空间目标的跟踪控制。两个光楔的相对运动等效于对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双光楔红外成像的跟踪控制系统，其特征在于：/n采用双光楔结构的位标器，通过控制双光楔的相对运动和/或同向运动，形成一个偏转的空间光轴角，配合目标失调角用于对空间任意目标的跟踪控制；/n通过滚仰坐标解算，获得双光楔的控制信息，用于控制位标器内的光楔旋转；实时测量光楔的位置信息进行反馈，形成闭环回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双光楔红外成像的跟踪控制系统，其特征在于：
采用双光楔结构的位标器，通过控制双光楔的相对运动和/或同向运动，形成一个偏转的空间光轴角，配合目标失调角用于对空间任意目标的跟踪控制；
通过滚仰坐标解算，获得双光楔的控制信息，用于控制位标器内的光楔旋转；实时测量光楔的位置信息进行反馈，形成闭环回路。


2.根据权利要求1所述的跟踪控制系统，其特征在于，位标器还包括镜筒、轴承组、电机、码盘；
电机能够带动轴承组并进一步带动双光楔转动，码盘用于测量双光楔的位置，镜筒提供容置空间。


3.根据权利要求1所述的跟踪控制系统，其特征在于，采用PID控制算法，对双光楔进行反馈控制。


4.根据权利要求1所述的跟踪控制系统，其特征在于，采用处理器进行闭环解算，获得双光楔的反馈控制信息。


5.一种基于双光楔红外成像的跟踪控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍巍，印剑飞，吴昊，杨波，曹熙卿，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31