[发明专利]一种三轴目标跟踪系统姿态解算装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种目标跟踪系统姿态解算装置，利用三轴稳定平台在跟踪目标的同时，利用稳定平台中的陀螺和加表信息通过姿态解算，实时为运载体提供姿态和航向信息。 

背景技术

现阶段通过陀螺和加表信息为运载体提供姿态、航向信息即为罗经，除了在航天、航空、航海广泛应用外，还在其他民用领域，诸如地质勘探、石油钻井、矿山开采、地铁施工、车辆动态性能检测等领域得到应用，是较为成熟技术。现有技术根据可见光光轴的运动范围不能够在全方位进行解算，出现死区。并且在结算过程中要求运动目标要速度受限制。 

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种三轴目标跟踪系统姿态解算装置，它能够实时输出解算数据，精度高、实时性强、可解算出任何方位姿态，不受方位和载体运动速度限制。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括电机驱动的三轴框架结构、陀螺、加表和电路板，采用内回路速度环和外回路位置环构成的二环伺服系统对三轴框架进行稳定，采用可见光视频跟踪的方法对目标进行跟踪，在视轴跟踪目标的同时，采集当前陀螺和加表的信息进行姿态和航向的解算，为运载体提供实时的姿态和航向信息。 

本发明能够实时输出解算数据，精度高、实时性强、可解算出任何方位姿态，不受方位和载体运动速度限制。 

具体实施方式

本发明包括电机驱动的三轴框架结构、陀螺、加表和电路板，采用内回路速度环和外回路位置环构成的二环伺服系统对三轴框架进行稳定，采用可见光视频跟踪的方法对目标进行跟踪，在视轴跟踪目标的同时，采集当前陀螺和加表的信息进行姿态和航向的解算，为运载体提供实时的姿态和航向信息。 

所述姿态和航向的解算采用下述解算模型：设观测坐标系为O_gx_gy_gz_g，O_g为目标点，α_b为传感器视轴目标相对载体坐标系O_bx_by_bz_b俯仰角，β_b为视轴相对载体纵向偏移夹角，载体三轴角速度为ω_X、ω_Y、ω_Z，D为观测点到目标斜距离，d为D在O_bx_by_bz_b坐标系水平投影，为目标俯仰角速度，为目标横滚角速度， 为目标围绕瞄准线滚动的角速度。 

ω_f、ω_s、ω_v即为速率陀螺输出量，其中在瞄准线上,为瞄准线滚动角速度。其中不仅含有目标运动的因素ω_f·tgε_b,而且还有载体运动造成的角速度分量： 

ρ·=ωv-ωf·tgαb]]>

角速度ω′_f为： 

ωf′=ωfcosαb]]>

其中α_b的变化率是垂直于载体水平面x_bO_by_b内的，与同轴，且与方向一致。同理，β_b的变化率在瞄准面并垂直于载体水平面，与同轴。 

由于存在着目标运动因素，和该方向上的载体角速度分量