本發(fā)明涉及一種基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

被測導(dǎo)彈導(dǎo)引頭屬于同軸安裝式導(dǎo)引頭，即將導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的紅外光學(xué)接收器也作為陀螺轉(zhuǎn)子的一部分直接固定在陀螺轉(zhuǎn)子上，使光學(xué)系統(tǒng)軸與陀螺自轉(zhuǎn)軸機械地重合在一起，利用自由陀螺的定軸性實現(xiàn)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的框架穩(wěn)定，利用其進(jìn)動性實現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤。實際工程項目中，在進(jìn)行陀螺指向測試時，導(dǎo)引頭安裝在轉(zhuǎn)臺上，首先將轉(zhuǎn)臺水平偏角，給導(dǎo)引頭發(fā)送高低角指令，若陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心重合，則導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺伺服系統(tǒng)能帶動光學(xué)元件精確對準(zhǔn)目標(biāo)。然而，當(dāng)陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心不重合時，導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺伺服系統(tǒng)則不能帶動光學(xué)元件精確對準(zhǔn)目標(biāo)。

綜上，需要提供一種能夠在該種情況下使得陀螺可以帶動光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于引導(dǎo)頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正方法及系統(tǒng)，以使得當(dāng)陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心不重合時，陀螺也可以帶動光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正方法，使得當(dāng)導(dǎo)引頭內(nèi)位標(biāo)器陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心點不重合時內(nèi)位標(biāo)器陀螺也能帶動光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)，其特征是，包含以下步驟：

s1、確定導(dǎo)引頭、轉(zhuǎn)臺、二維目標(biāo)運動模擬裝置之間的空間位置信息；

其中，所述的位置信息包含：

導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心d，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o，導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的位置d’，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點d之間的距離r；

二維目標(biāo)運動模擬裝置中心點的原始位置g，二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置g’，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置g’的距離l；

轉(zhuǎn)臺初始位置os，臺旋轉(zhuǎn)角度后的位置os’；

導(dǎo)引頭彈軸od在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc；

隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的導(dǎo)引頭彈軸od’在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc’；

轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后導(dǎo)引頭彈軸od’與二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的位置g’之間的夾角φ；

導(dǎo)引頭彈軸od與轉(zhuǎn)臺平面odg’d’垂直角v；

∠dod’形成的夾角a；

∠coc’形成的夾角b；

s2、根據(jù)步驟s1的位置信息，得到以r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法；

s3、運用轉(zhuǎn)臺偏角修正算法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺偏角使得導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺帶動光軸對準(zhǔn)目標(biāo)。

上述的基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正方法，其中，所述步驟s2的以r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法包含：

導(dǎo)引頭彈軸偏角：

轉(zhuǎn)臺偏角：

上述的基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正方法，其中，所述的步驟s3具體包含：

根據(jù)轉(zhuǎn)臺偏角修正算法，通過軟件編程得到轉(zhuǎn)臺所需的具體偏角；

在進(jìn)行陀螺指向測試時，通過軟件計算得出轉(zhuǎn)臺偏角b，然后為導(dǎo)引頭裝訂高低角φ，使紅外目標(biāo)位于導(dǎo)引頭視場的中心位置。

一種基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正系統(tǒng)，其特征是，包含：

位置確定單元，確定導(dǎo)引頭、轉(zhuǎn)臺、二維目標(biāo)運動模擬裝置之間的空間位置信息；所述的位置信息包含：導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心d，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o，導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的位置d’，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點d之間的距離r；二維目標(biāo)運動模擬裝置中心點的原始位置g，二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置g’，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置g’的距離l；轉(zhuǎn)臺初始位置os，臺旋轉(zhuǎn)角度后的位置os’；導(dǎo)引頭彈軸od在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc；隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的導(dǎo)引頭彈軸od’在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc’；轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后導(dǎo)引頭彈軸od’與二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的位置g’之間的夾角φ；導(dǎo)引頭彈軸od與轉(zhuǎn)臺平面odg’d’垂直角v；∠dod’形成的夾角a；∠coc’形成的夾角b；

計算單元，用于根據(jù)位置信息得到以r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法；

修正單元，根據(jù)轉(zhuǎn)臺偏角修正算法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺偏角使得導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺帶動光軸對準(zhǔn)目標(biāo)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：使得當(dāng)陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心不重合時，陀螺也可以帶動光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中轉(zhuǎn)臺、位標(biāo)器陀螺、二維目標(biāo)運動模擬裝置之間的空間關(guān)系示意圖；

圖2為導(dǎo)引頭陀螺指向測試的原理圖一；

圖3為導(dǎo)引頭陀螺指向測試的原理圖二。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖2、3所示，導(dǎo)引頭陀螺指向測試時，導(dǎo)引頭安裝在轉(zhuǎn)臺上，首先將轉(zhuǎn)臺水平偏角-α°(-α角是角度定義，代表任意角度)，給導(dǎo)引頭產(chǎn)品發(fā)送高低角-α°指令(-α角是角度定義，代表任意角度)，此時導(dǎo)引頭內(nèi)位標(biāo)器陀螺繞其中心點偏轉(zhuǎn)-α°，若陀螺中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心同在o點，則理論上導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺系統(tǒng)應(yīng)該能帶動光學(xué)元件精確對準(zhǔn)目標(biāo)。然而，當(dāng)陀螺中心與o點不重合延長至d點時，此時，若給產(chǎn)品發(fā)送高低角-α°指令，則陀螺指向方向為ds’，而目標(biāo)位置仍位于q點，如圖2所示顯而易見，此時陀螺帶動光學(xué)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)角度后無法指向目標(biāo)。因此，如何設(shè)置轉(zhuǎn)臺角度，使得陀螺中心能以-α°的角度精確指向目標(biāo)，如圖3所示，即圖中φ角(即圖1中的φ角)為我們所求。

結(jié)合圖1所示，本發(fā)明提出如下方法解決上述問題，具體步驟如下：

s1、確定導(dǎo)引頭、轉(zhuǎn)臺、二維目標(biāo)運動模擬裝置之間的空間位置信息；

其中，所述的位置信息包含：

導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心d；轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o；導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的位置d’；轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點d中心點不重合，轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺中心點d之間的距離r；

二維目標(biāo)運動模擬裝置中心點的原始位置g；在實際測試時，因為轉(zhuǎn)臺與導(dǎo)引頭的同心度以及導(dǎo)引頭內(nèi)部光軸和彈軸并非完全重合，導(dǎo)致紅外目標(biāo)源并非在導(dǎo)引頭視場內(nèi)的中心位置，因此二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置為g’；轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心o到二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的中心點位置g’的距離l，即測試暗室的空間長度，其長度通過激光測距即可獲得，精度達(dá)到±0.01m；

轉(zhuǎn)臺初始位置os；轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度后的位置os’；

導(dǎo)引頭彈軸od在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc；

隨轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后的導(dǎo)引頭彈軸od’在轉(zhuǎn)臺平面的投影oc’；

轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后導(dǎo)引頭彈軸od’與二維目標(biāo)運動模擬裝置在初始對光時的位置g’之間的夾角φ；

導(dǎo)引頭彈軸od與轉(zhuǎn)臺平面odg’d’垂直角v；

∠dod’形成的夾角a；

∠coc’形成的夾角b；

值得注意的是，上述這些位置信息是用于后續(xù)算法的推導(dǎo)過程，屬于推導(dǎo)中間量，是定義量；

s2、根據(jù)步驟s1的位置信息，得到以r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法；

s3、運用轉(zhuǎn)臺偏角修正算法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺偏角使得導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺帶動光軸對準(zhǔn)目標(biāo)。

步驟s1中，所述的二維目標(biāo)運動模擬裝置即導(dǎo)引頭測試時需要的紅外目標(biāo)運動模擬系統(tǒng)，由二維目標(biāo)運動框架和紅外/微波目標(biāo)源組成，用于模擬目標(biāo)運動，可以進(jìn)行水平，垂直，圓周等運動模式；其中，由于將導(dǎo)引頭安裝至轉(zhuǎn)臺內(nèi)軸，轉(zhuǎn)臺和二維目標(biāo)運動模擬裝置歸零后，因為轉(zhuǎn)臺與導(dǎo)引頭的同心度以及導(dǎo)引頭內(nèi)部光軸和彈軸并非完全重合，導(dǎo)致紅外目標(biāo)源并非在導(dǎo)引頭視場內(nèi)的中心位置，因此初始對光的目的是，為了將導(dǎo)引頭光軸的延長線和二維目標(biāo)完全重合，即保證紅外目標(biāo)源在導(dǎo)引頭視場內(nèi)的中心位置。

假定轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度c，轉(zhuǎn)臺初始位置os的延長線為二維目標(biāo)運動模擬裝置中心點g，后其位置為os’，osgs’在同一個平面內(nèi)；導(dǎo)引頭彈軸初始位置od延長線為對光后二維目標(biāo)運動模擬裝置位置g’；odg’d’在同一個平面內(nèi)，并與osgs’有一定夾角；導(dǎo)引頭彈軸初始位置od與轉(zhuǎn)臺平面osgs’的水平夾角為h；轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度c＝b，c即需要求出的轉(zhuǎn)臺偏轉(zhuǎn)角度。

所述步驟s2的以r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法的具體過程為：

測試暗室的空間長度l通過激光測距獲得，陀螺回轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)之間的距離差od＝od’長為r，在三維空間中將三角形△dod’在轉(zhuǎn)臺平面內(nèi)做投影得到水平方向的三角形△coc’，在空間三角形△dod’中，從o點做dd’邊的垂線中分線oe，因△dod’為等腰三角形，得出de＝ed’，延e點做在其水平面投影邊cc’的做垂線ef，可以證明cf＝fc’。

在空間三角形△og’d’中，根據(jù)三角形正弦定理可以得出：

導(dǎo)引頭彈軸偏角為：

在空間三角形△odd’和水平三角形△occ’中，因三角形△occ’是三角形△odd’的投影，所以l1與l2相等：

三角形odd’中：

三角形occ’中：

得出轉(zhuǎn)臺偏角b與導(dǎo)引頭彈軸偏角a，導(dǎo)引頭光軸垂直角v之間的關(guān)系：

轉(zhuǎn)臺偏角：

將公式(1)代入公式(4)中可得公式(5),

轉(zhuǎn)臺偏角：

所述的步驟s3具體包含：

根據(jù)轉(zhuǎn)臺偏角修正算法，通過軟件編程得到轉(zhuǎn)臺所需的具體偏角；

在進(jìn)行陀螺指向測試時，通過軟件計算得出轉(zhuǎn)臺偏角b，然后為導(dǎo)引頭裝訂高低角φ，使紅外目標(biāo)位于導(dǎo)引頭視場的中心位置。

本發(fā)明還提供了一種基于導(dǎo)引頭陀螺指向測試的轉(zhuǎn)臺偏角修正系統(tǒng)，其包含：位置確定單元，確定導(dǎo)引頭、轉(zhuǎn)臺、二維目標(biāo)運動模擬裝置之間的空間位置信息；計算單元，用于根據(jù)位置信息得到以所述r、l、φ、v、a、b構(gòu)成的轉(zhuǎn)臺偏角修正算法；修正單元，根據(jù)轉(zhuǎn)臺偏角修正算法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺偏角使得導(dǎo)引頭位標(biāo)器陀螺帶動光軸對準(zhǔn)目標(biāo)。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。