[发明专利]一种基于双光楔红外成像的光轴控制方法

说明书

本发明一种双光楔红外成像的光轴控制方法，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定义双光楔机构坐标系为虚拟滚仰坐标系；将两个光楔的同向运动产生的效果等效于滚转运动，两个光楔的相对运动产生的效果等效于俯仰运动；S3通过坐标转换，将载机雷达测得的目标坐标或探测器测得的目标失调角坐标变换到双光楔虚拟滚仰系中；S4在双光楔结构位标器中，通过控制两光楔的滚转运动实现光轴的位置控制；由虚拟滚仰系下的坐标指令，进一步转换为两个光楔的滚转指令；S5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。

技术领域

本发明涉及基于双光楔红外成像的光轴控制方法。双光楔系统具有结构简单、偏转角度大等特点。利用双光楔结构控制系统光轴指向。

背景技术

针对未来空战中强环境适应性、强对抗作战任务对导引头提出的高性能需求，需开展双模复合制导总体技术的研究。利用基于小型光楔扫描技术等，突破小型复合导引头技术，开展新一代导弹研究，提高我空军作战能力，适应未来空战，满足未来复杂战场环境下的强对抗作战要求。未来作战的主要模式将是四代机对四代机，为保证在四代机有限的弹舱内装备足够多的武器，导弹需采用小型化设计。双光楔结构的位标器设计，可以大大减小导引头尺寸，且结构简单，控制灵活，偏转角度足够大，可满足小型化设计需求。

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，很难实现小型化设计。

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光轴控制中。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双光楔红外成像的光轴控制方法，能够利用简单的结构及经典控制方法实现导引头光轴的精确控制。

本发明的技术方案是：一种基于双光楔红外成像的光轴控制方法，包括以下步骤：

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：定义双光楔机构坐标系为虚拟滚仰坐标系；将两个光楔，即光楔Y和光楔Z的同向运动产生的效果等效于滚转运动，两个光楔的相对运动产生的效果等效于俯仰运动；

S3：通过坐标转换，将载机雷达测得的目标坐标或探测器测得的目标失调角坐标变换到双光楔虚拟滚仰系中，作为指令，控制双光楔旋转将光轴指向目标；

S4：在双光楔结构位标器中，通过控制两光楔的滚转运动实现光轴的位置控制；由虚拟滚仰系下的坐标指令，进一步转换为两个光楔的滚转指令；

S5：根据上述步骤解算出的控制指令，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，最终实现光轴的位置控制。

所述步骤(3)中的转换公式为：

式中：α——弹体系下的偏航角；

β——弹体系下的俯仰角；

θ1——虚拟滚仰系下的俯仰角；

γ1——虚拟滚仰系下的滚转角。

所述步骤(4)中的转换公式如下：

p1、p2——两路光楔的滚转指令。

所述步骤(5)中每个光楔组件的控制器采用经典的PID控制算法，具体如下公式：

式中：