火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法

2023-05-31 21:09:16

火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法
【專利摘要】本發明提供的一種火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，包括電控瞄準儀採用CCD攝像機捕獲目標稜鏡，瞄準控制器通過圖像採集卡識別目標，控制電控瞄準儀和電控導軌實施全程掃描的步驟、電控瞄準儀獲取目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋轉信號的步驟、瞄準控制器對目標稜鏡進行閉環反饋控制的步驟瞄準控制器通過控制電控導軌和電控瞄準儀的運動對目標稜鏡三維姿態變化進行跟蹤，實施目標稜鏡自動準直的步驟。其優點是：由於設置了光電傳感器和CCD攝像機，採用雙閉環控制方案，實現了實時檢測、監視運載火箭的運動狀態和保持自動準直狀態，可以在丟失火箭目標狀態下，10min內自動完成與火箭慣組目標稜鏡的準直。
【專利說明】火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及控制方法，特別涉及一種火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋 控制方法。

【背景技術】
[0002] 相對於傳統的運載火箭，新一代運載火箭採用捷聯慣組+箭載計算機的制導方 案，且火箭發射臺無迴轉功能，對地面瞄準系統的要求發生了變化：由於地面瞄準系統需要 為捷聯慣組提供北向基準，所以需要與捷聯慣組上的目標稜鏡保持準直狀態。然而，運載 火箭在發射前需要長期堅立工作，此時由於風擺晃動、加注等影響，會導致運載火箭發生水 平、俯仰兩方向產生位移。由於地面瞄準系統距離捷聯慣組較遠（25m)，運載火箭的位移會 導致瞄準精度下降，甚至瞄準失敗。
[0003] 因此，地面瞄準系統需要實時監視、自動跟蹤運載火箭的運動，自動保持準直狀 態，對電控瞄準儀提出了較高的要求，傳統技術已經無法滿足需要。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是克服傳統技術的缺陷，提供一種火箭慣組目標稜鏡自動準直的三 維閉環反饋控制方法，以實時檢測、監視運載火箭運動，自動完成和保持電控瞄準儀與火箭 慣組的準直狀態。
[0005] 為達上述目的，本發明提供的火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方 法，包括設置電控導軌、電控瞄準儀和瞄準控制器，電控瞄準儀包括光電傳感器和CCD攝像 機，瞄準控制器包括圖像採集卡，CCD攝像機與圖像採集卡相連，瞄準控制器與電控瞄準儀 和電控導軌分別相連，該方法包括如下步驟：
[0006] 步驟1，所述電控瞄準儀採用（XD攝像機獲得目標圖像，所述瞄準控制器通過圖像 採集卡識別目標，控制電控瞄準儀和電控導軌實施全程掃描；
[0007] 步驟2，所述電控瞄準儀獲取所述目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋 轉信號；
[0008] 步驟3,所述瞄準控制器對所述目標稜鏡進行閉環反饋控制；
[0009] 步驟4,所述瞄準控制器通過控制所述電控導軌和電控瞄準儀的運動對所述目標 稜鏡三維姿態變化進行跟蹤，實施所述目標稜鏡的自動準直。
[0010] 本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，其中所述步驟1 中，瞄準控制器全程掃描的步驟包括：
[0011] (1)瞄準控制器判斷"全程掃描"標識是否有效，若無效，則退出"全程掃描"過程， 否則進入下一步；
[0012] (2)瞄準控制器判斷是否檢測到目標稜鏡，若檢測到目標稜鏡，則轉入第（4)步， 否則進入下一步；
[0013] (3)瞄準控制器控制導軌移動到一200mm處，控制電控瞄準儀方位角轉動-10°， 然後方位角以Γ為步長，控制電控瞄準儀方位角向10°轉動，最大掃描次數為50次，若發 現目標，則進入下一步，否則退出"全程掃描"過程；
[0014] (4)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量，若該偏移量超過 [-10, 10]，則瞄準控制器控制電控瞄準儀俯仰轉動，直至高低方向偏移量在範圍內；瞄準控 制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量，若該偏移量超過[-30, 30]，則瞄準控制器 控制電控瞄準儀方位轉動，直至水平方向偏移量在範圍內；
[0015] (5)瞄準控制器判斷接收到的電控瞄準儀PSD測角結果是否有效，若有效，則轉入 下一步；否則控制電控瞄準儀方位按照向左、回中心、向右、回中心的方式掃描，掃描步長為 3'，各向掃描次數不超過20次，或掃描後目標偏移量不超過50mm，每次掃描一個步長後需 要判斷是否有PSD測角結果，若有，則轉入下一步；若掃描結束後始終沒有PSD測角結果則 導軌向右平移80mm，重複上述過程，直到找到PSD準直偏差角，則轉入下一步，或導軌平移 到最右端，則退出"全程掃描"；
[0016] (6)啟動"自動控制"，直到目標稜鏡的水平方向、俯仰方向、方位轉角都居中位置， 退出"全程掃描"；
[0017] (7)瞄準控制器在"全程掃描"中判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"全 程掃描"過程，否則繼續執行步驟（2)至步驟（6)。
[0018] 本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，其中所述步驟2 中，獲取目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋轉信號的步驟包括：以電控瞄準 儀十字分劃板為基準，同軸建立CCD攝像機系統，雷射從電控瞄準儀望遠鏡出射後，通過目 標稜鏡反射返回，代表目標稜鏡相對電控瞄準儀十字分劃板在水平方位上的轉角；以目標 稜鏡為中心，在周圍設計環形字符標記，所有字符中心的連線匯聚點與目標稜鏡中心重合， 通過C⑶攝像機識別字符、計算字符中心、推導字符中心的連線匯聚點，從而得出目標稜鏡 中心，比較其與電控瞄準儀十字分劃板中心的偏差，得到目標稜鏡相對電控瞄準儀十字分 劃板在水平、俯仰兩個方向上的偏移信號。
[0019] 本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，其中所述步驟3 中，瞄準控制器進行閉環反饋控制的步驟包括：
[0020] (1)瞄準控制器判斷"自動控制"標識是否有效，若無效，則退出"自動控制"過程， 否則進入下一步；
[0021] (2)瞄準控制器取得當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量；
[0022] (3)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值[-10, 10]，若未超出，則轉入第 (5)步，否則進入下一步；
[0023] (4)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上偏移的方向和導軌偏移後是否超出導 軌行程範圍設定值[-220, 220]，若未超出該設定值，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏 移量；若偏移量為正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"自動控 制"過程；
[0024] (5)瞄準控制器採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方位上的旋 轉量；
[0025] (6)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值[-10, 10]，若未超出該設定值， 則轉入第（8)步，否則進入下一步；
[0026] (7)瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方 位轉動"命令，跟蹤量為偏差量，若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差量為負，則跟蹤量為 負；
[0027] (8)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移量及在方位上的旋轉量是否都 在要求的範圍內，若滿足要求，則退出"自動控制"過程，否則進入下一步；
[0028] (9)瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"自動控制"過程，否 則轉入第（1)步。
[0029] 本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，其中所述步驟3和 步驟4中，對目標三維姿態變化進行反饋跟蹤控制的步驟包括平移跟蹤的步驟、方位跟蹤 的步驟和俯仰跟蹤的步驟，其中 ：
[0030] a.平移跟蹤的步驟包括：
[0031] (1)瞄準控制器判斷"平移跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"平移跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0032] (2)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量；
[0033] (3)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了 [_30,30]，若未超出，則退出"平移跟 蹤"過程，否則進入下一步；
[0034] (4)瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"平移跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0035] (5)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移的方向及導軌平移後是否超出 導軌行程範圍[-220, 220]，若未超出該導軌行程範圍，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏 移量；若偏移量為正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"平移跟 蹤"過程；
[0036] b.方位跟蹤的步驟包括：
[0037] (1)瞄準控制器判斷"方位跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"方位跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0038] (2)瞄準控制器通過串口採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方 位上的旋轉量；
[0039] (3)瞄準控制器判斷是否超過了旋轉量[-30, 30]，若未超出該旋轉量，則退出"方 位跟蹤"過程，否則進入下一步；
[0040] (4)瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"方位跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0041] (5)瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方 位轉動"命令，跟蹤量為偏差量；若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差為負，則跟蹤量為負。
[0042] c.俯仰跟蹤的步驟包括：
[0043] (1)瞄準控制器判斷"俯仰跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"俯仰跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0044] (2)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量；
[0045] (3)瞄準控制器判斷是否超過了偏移量[-10, 10]，若未超出該偏移量，則退出"俯 仰跟蹤"過程，否則進入下一步；
[0046] (4)瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"俯仰跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0047] (5)瞄準控制器判斷電控瞄準儀俯仰轉動後是否達到限位位置[70°，110° ]，若 超過該限位位置，則退出；否則循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發 送"俯仰轉動"命令，若偏移量為正時，俯仰角負向轉動；若偏移量為負時，俯仰角正向轉動。 [0048] 本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法的優點是：由於設置 了光電傳感器和(XD攝像機，採用雙閉環控制方案，實現了實時檢測、監視運載火箭的運動 狀態和保持自動準直狀態，可以在丟失火箭目標狀態下，l〇min內自動完成與火箭慣組的準 直。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049] 圖1是本發明中火箭慣組目標稜鏡自動準直的結構示意圖；
[0050] 圖2是本發明控制方法中瞄準控制器全程掃描的流程圖；
[0051] 圖3是本發明控制方法中瞄準控制器閉環反饋控制的流程圖；
[0052] 圖4是本發明控制方法中瞄準控制器平移跟蹤的流程圖；
[0053] 圖5是本發明控制方法中瞄準控制器方位跟蹤的流程圖；
[0054] 圖6是本發明控制方法中瞄準控制器俯仰跟蹤的流程圖。

【具體實施方式】
[0055] 下面結合附圖詳細說明本發明一種火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋 控制方法的實施例。
[0056] 參見圖1，在本發明提供的火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法 中，設置有電控導軌、電控瞄準儀和瞄準控制器，電控瞄準儀設置有光電傳感器和CCD攝像 機，瞄準控制器包括圖像採集卡。C⑶攝像機與圖像採集卡相連，瞄準控制器與電控瞄準儀 和電控導軌分別相連。該方法分為4個步驟，具體包括：
[0057] 步驟1，電控瞄準儀採用（XD攝像機獲得目標圖像，瞄準控制器通過圖像採集卡識 別目標，控制電控瞄準儀和電控導軌實施全程掃描；。
[0058] 參見圖2,瞄準控制器全程掃描的步驟包括：
[0059] (1)瞄準控制器判斷"全程掃描"標識是否有效，若無效，則退出"全程掃描"過程， 否則進入下一步；
[0060] (2)瞄準控制器判斷是否檢測到目標稜鏡，若檢測到目標稜鏡，則轉入第（4)步， 否則進入下一步；
[0061] (3)瞄準控制器控制導軌移動到一200mm處，控制電控瞄準儀方位角轉動-10°， 然後方位角以Γ為步長，控制電控瞄準儀方位角向10°轉動，最大掃描次數為50次，若發 現目標，則進入下一步，否則退出"全程掃描"過程；
[0062] (4)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量，若該偏移量超過 [-10, 10]，則瞄準控制器控制電控瞄準儀俯仰轉動，直至高低方向偏移量在範圍內；瞄準控 制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量，若該偏移量超過[-30, 30]，則瞄準控制器 控制電控瞄準儀方位轉動，直至水平方向偏移量在範圍內；
[0063] (5)瞄準控制器判斷接收到的電控瞄準儀PSD測角結果是否有效，若有效，則轉入 下一步；否則控制電控瞄準儀方位按照向左、回中心、向右、回中心的方式掃描，掃描步長為 3'，各向掃描次數不超過20次，或掃描後目標偏移量不超過50mm，每次掃描一個步長後需 要判斷是否有PSD測角結果，若有，則轉入下一步；若掃描結束後始終沒有PSD測角結果則 導軌向右平移80mm，重複上述過程，直到找到PSD準直偏差角，則轉入下一步，或導軌平移 到最右端，則退出"全程掃描"；
[0064] (6)啟動"自動控制"，直到目標稜鏡的水平方向、俯仰方向、方位轉角都居中位置， 退出"全程掃描"；
[0065] (7)瞄準控制器在"全程掃描"中判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"全 程掃描"過程，否則繼續執行步驟（2)至步驟（6)。
[0066] 步驟2,電控瞄準儀獲取目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋轉信號。
[0067] 獲取目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋轉信號的步驟包括：以電控 瞄準儀十字分劃板為基準，同軸建立C⑶攝像機系統，雷射從電控瞄準儀望遠鏡出射後，通 過目標稜鏡反射返回，代表目標稜鏡相對電控瞄準儀十字分劃板在水平方位上的轉角；以 目標稜鏡為中心，在周圍設計環形字符標記，所有字符中心的連線匯聚點與目標稜鏡中心 重合，通過CCD攝像機識別字符、計算字符中心、推導字符中心的連線匯聚點，從而得出目 標稜鏡中心，比較其與電控瞄準儀十字分劃板中心的偏差，得到目標稜鏡相對電控瞄準儀 十字分劃板在水平、俯仰兩個方向上的偏移信號。
[0068] 步驟3,瞄準控制器對目標稜鏡進行閉環反饋控制。
[0069] 參見圖3,瞄準控制器進行閉環反饋控制的步驟包括：
[0070] (1)瞄準控制器判斷"自動控制"標識是否有效，若無效，則退出"自動控制"過程， 否則進入下一步；
[0071] (2)瞄準控制器取得當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量；
[0072] (3)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值，若未超出，則轉入第（5)步，否 則進入下一步；
[0073] (4)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上偏移的方向和導軌偏移後是否超出導 軌行程範圍設定值，若未超出該設定值，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏移量；若偏移 量為正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"自動控制"過程；
[0074] (5)瞄準控制器採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方位上的旋 轉量；
[0075] (6)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值，若未超出該設定值，則轉入第 (8)步，否則進入下一步；
[0076] (7)瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方 位轉動"命令，跟蹤量為偏差量，若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差量為負，則跟蹤量為 負；
[0077] (8)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移量及在方位上的旋轉量是否都 在要求的範圍內，若滿足要求，則退出"自動控制"過程，否則進入下一步；
[0078] (9)瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"自動控制"過程，否 則轉入第（1)步。
[0079] 步驟4,瞄準控制器通過控制電控導軌和電控瞄準儀的運動對目標稜鏡三維姿態 變化進行跟蹤，實施目標稜鏡自動準直。
[0080] 對目標三維姿態變化進行反饋跟蹤控制的步驟包括平移跟蹤的步驟、方位跟蹤的 步驟和俯仰跟蹤的步驟，其中：
[0081] a.參見圖4,平移跟蹤的步驟包括：
[0082] (1)瞄準控制器判斷"平移跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"平移跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0083] (2)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量；
[0084] (3)瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了 [_30,30]，若未超出，則退出"平移跟 蹤"過程，否則進入下一步；
[0085] (4)瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"平移跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0086] (5)瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移的方向及導軌平移後是否超出 導軌行程範圍[-220, 220]，若未超出該導軌行程範圍，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏 移量；若偏移量為正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"平移跟 蹤"過程；
[0087] b.參見圖5,方位跟蹤的步驟包括：
[0088] (1)瞄準控制器判斷"方位跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"方位跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0089] (2)瞄準控制器通過串口採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方 位上的旋轉量；
[0090] (3)瞄準控制器判斷是否超過了旋轉量[-30, 30]，若未超出該旋轉量，則退出"方 位跟蹤"過程，否則進入下一步；
[0091] (4)瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"方位跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0092] (5)瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方 位轉動"命令，跟蹤量為偏差量；若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差為負，則跟蹤量為負。
[0093] c.參見圖6,俯仰跟蹤的步驟包括：
[0094] (1)瞄準控制器判斷"俯仰跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"俯仰跟蹤"過程， 否則進入下一步；
[0095] (2)瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量；
[0096] (3)瞄準控制器判斷是否超過了偏移量[-10, 10]，若未超出該偏移量，則退出"俯 仰跟蹤"過程，否則進入下一步；
[0097] (4)瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"俯仰跟蹤"過程，否 則進入下一步；
[0098] (5)瞄準控制器判斷電控瞄準儀俯仰轉動後是否達到限位位置[70°，110° ]，若 超過該限位位置，則退出；否則循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發 送"俯仰轉動"命令，若偏移量為正時，俯仰角負向轉動；若偏移量為負時，俯仰角正向轉動。 [0099] 在本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法中，電控導軌具有 水平方向平移功能，電控瞄準儀具有水平、俯仰兩方向旋轉功能，電控瞄準儀架設在電控導 軌上，通過分別控制電控導軌和電控瞄準儀運動，實現對目標三維姿態變化的跟蹤。閉環控 制採用雙閉環方案。內閉環為電控導軌和電控瞄準儀各自根據輸入的運動要求，分別控制 各自的平移和轉動，與輸入要求一致。外閉環為瞄準控制器根據圖像檢測的目標偏移量，計 算電控導軌和電控瞄準儀的運動量，通過串口向電控導軌和電控瞄準儀發送運動要求，待 其運動完畢，再檢測目標偏移量，重複上述過程，直至目標與電控瞄準儀十字分劃板中心的 偏差在要求範圍內。
[0100] 採用本發明火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，具體工作過程 是：
[0101] 瞄準控制器採集電控瞄準儀的數據、狀態信息，包括：C⑶攝像機的視頻信息、光 電傳感器的準直偏差角信息、方位角、俯仰角，採集電控導軌的位置。瞄準控制器將採集到 的信息顯示，並提示各設備狀態是否正常。瞄準控制器將接收到的CCD攝像機視頻信號採 用圖像處理技術識別目標的水平、高低位置，並顯示，提示操作者火箭相對電控瞄準儀十字 分劃板的偏移量，當偏移量輕微超差時提示為黃色，當偏移量嚴重超差時，提示為紅色，數 據超差範圍規定見下表：
[0102]

【權利要求】
1. 火箭慣組目標稜鏡自動準直的三維閉環反饋控制方法，包括設置電控導軌、電控瞄 準儀和瞄準控制器，其特徵在於：所述電控瞄準儀包括光電傳感器和CCD攝像機，所述瞄準 控制器包括圖像採集卡，所述C⑶攝像機與所述圖像採集卡相連，所述瞄準控制器與所述 電控瞄準儀和電控導軌分別相連，該方法包括如下步驟： 步驟1，所述電控瞄準儀採用(XD攝像機獲得目標圖像，所述瞄準控制器通過圖像採集 卡識別目標，控制電控瞄準儀和電控導軌實施全程掃描；； 步驟2，所述電控瞄準儀獲取所述目標稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移及方位旋轉信 號； 步驟3,所述瞄準控制器對所述目標稜鏡進行閉環反饋控制； 步驟4,所述瞄準控制器通過控制所述電控導軌和電控瞄準儀的運動對所述目標稜鏡 三維姿態變化進行跟蹤，實施所述目標稜鏡的自動準直。
2. 根據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於：其中所述步驟1中，瞄準控制器全 程掃描的步驟包括： (1) 瞄準控制器判斷"全程掃描"標識是否有效，若無效，則退出"全程掃描"過程，否則 進入下一步； (2) 瞄準控制器判斷是否檢測到目標稜鏡，若檢測到目標稜鏡，則轉入第（4)步，否則 進入下一步； (3) 瞄準控制器控制導軌移動到-200mm處，控制電控瞄準儀方位角轉動-10°，然後 方位角以Γ為步長，控制電控瞄準儀方位角向10°轉動，最大掃描次數為50次，若發現目 標，則進入下一步，否則退出"全程掃描"過程； (4) 瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量，若該偏移量超過 [-10, 10]，則瞄準控制器控制電控瞄準儀俯仰轉動，直至高低方向偏移量在範圍內；瞄準控 制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量，若該偏移量超過[-30, 30]，則瞄準控制器 控制電控瞄準儀方位轉動，直至水平方向偏移量在範圍內； (5) 瞄準控制器判斷接收到的電控瞄準儀PSD測角結果是否有效，若有效，則轉入下 一步；否則控制電控瞄準儀方位按照向左、回中心、向右、回中心的方式掃描，掃描步長為 3'，各向掃描次數不超過20次，或掃描後目標偏移量不超過50mm，每次掃描一個步長後需 要判斷是否有PSD測角結果，若有，則轉入下一步；若掃描結束後始終沒有PSD測角結果則 導軌向右平移80mm，重複上述過程，直到找到PSD準直偏差角，則轉入下一步，或導軌平移 到最右端，則退出"全程掃描"； (6) 啟動"自動控制"，直到目標稜鏡的水平方向、俯仰方向、方位轉角都居中位置，退出 "全程掃描"； (7) 瞄準控制器在"全程掃描"中判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"全程掃 描"過程，否則繼續執行步驟（2)至步驟（6)。
3. 根據權利要求1或2所述的控制方法，其特徵在於：其中所述步驟2中，獲取目標 稜鏡在水平、俯仰兩個方向上偏移信號的步驟包括：以電控瞄準儀十字分劃板為基準，同軸 建立CCD攝像機系統，雷射從電控瞄準儀望遠鏡出射後，通過目標稜鏡反射返回，代表目標 稜鏡相對電控瞄準儀十字分劃板在水平方位上的轉角；以目標稜鏡為中心，在周圍設計環 形字符標記，所有字符中心的連線匯聚點與目標稜鏡中心重合，通過CCD攝像機識別字符、 計算字符中心、推導字符中心的連線匯聚點，從而得出目標稜鏡中心，比較其與電控瞄準儀 十字分劃板中心的偏差，得到目標稜鏡相對電控瞄準儀十字分劃板在水平、俯仰兩個方向 上的偏移信號。
4. 根據權利要求3所述的控制方法，其特徵在於：其中所述步驟3中，瞄準控制器進行 閉環反饋控制的步驟包括： (1) 瞄準控制器判斷"自動控制"標識是否有效，若無效，則退出"自動控制"過程，否則 進入下一步； (2) 瞄準控制器取得當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量； (3) 瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值，若未超出，則轉入第（5)步，否則進 入下一步； (4) 瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上偏移的方向和導軌偏移後是否超出導軌行 程範圍設定值，若未超出該設定值，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏移量；若偏移量為 正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"自動控制"過程； (5) 瞄準控制器採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方位上的旋轉量； (6) 瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了設定值，若未超出該設定值，則轉入第（8) 步，否則進入下一步； (7) 瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方位轉 動"命令，跟蹤量為偏差量，若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差量為負，則跟蹤量為負； (8) 瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移量及在方位上的旋轉量是否都在要 求的範圍內，若滿足要求，則退出"自動控制"過程，否則進入下一步； (9) 瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"自動控制"過程，否則轉 入第⑴步。
5. 根據權利要求4所述的控制方法，其特徵在於：其中所述步驟3和步驟4中，對目 標三維姿態變化進行反饋跟蹤控制的步驟包括平移跟蹤的步驟、方位跟蹤的步驟和俯仰跟 蹤的步驟，其中： a. 平移跟蹤的步驟包括： (1) 瞄準控制器判斷"平移跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"平移跟蹤"過程，否則 進入下一步； (2) 瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在水平方向上的偏移量； (3) 瞄準控制器判斷該偏移量是否超過了 [-30, 30]，若未超出，則退出"平移跟蹤"過 程，否則進入下一步； (4) 瞄準控制器判斷是否收到了 "急停"指令，若收到，則退出"平移跟蹤"過程，否則進 入下一步； (5) 瞄準控制器判斷目標稜鏡在水平方向上的偏移的方向及導軌平移後是否超出導 軌行程範圍[-220, 220]，若未超出該導軌行程範圍，則發送"導軌平移"命令，平移量為偏 移量；若偏移量為正時，則移動量為正；若偏移量為負時，則移動量為負；否則退出"平移跟 蹤"過程； b. 方位跟蹤的步驟包括： (1)瞄準控制器判斷"方位跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"方位跟蹤"過程，否則 進入下一步； (2) 瞄準控制器通過串口採集電控瞄準儀PSD測角結果，取得當前目標稜鏡在方位上 的旋轉量； (3) 瞄準控制器判斷是否超過了旋轉量[-30, 30]，若未超出該旋轉量，則退出"方位跟 蹤"過程，否則進入下一步； (4) 瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"方位跟蹤"過程，否則進 入下一步； (5) 瞄準控制器循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"方位轉 動"命令，跟蹤量為偏差量；若偏差為正，則跟蹤量為正；若偏差為負，則跟蹤量為負。 c.俯仰跟蹤的步驟包括： (1) 瞄準控制器判斷"俯仰跟蹤"標識是否有效，若無效，則退出"俯仰跟蹤"過程，否則 進入下一步； (2) 瞄準控制器獲取當前目標稜鏡在高低方向上的偏移量； (3) 瞄準控制器判斷是否超過了偏移量[-10, 10]，若未超出該偏移量，則退出"俯仰跟 蹤"過程，否則進入下一步； (4) 瞄準控制器判斷是否收到了"急停"指令，若收到，則退出"俯仰跟蹤"過程，否則進 入下一步； (5) 瞄準控制器判斷電控瞄準儀俯仰轉動後是否達到限位位置[70°，110° ]，若超過 該限位位置，則退出；否則循環判斷電控瞄準儀工作狀態，當為空時，向電控瞄準儀發送"俯 仰轉動"命令，若偏移量為正時，俯仰角負向轉動；若偏移量為負時，俯仰角正向轉動。
【文檔編號】G05D3/12GK104111663SQ201410317498
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】王巖, 賀長水, 高明傑, 柳雨杉, 王健博, 董彥維, 王振興 申請人:北京航天發射技術研究所, 中國運載火箭技術研究院