專利名稱：一種著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，適用于模擬飛機(jī)在艦船甲板跑道上降落的 工程實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
飛機(jī)在艦船上降落比在地面著陸有其特定的技術(shù)難度，著艦過程中飛機(jī)必須保持4 °左右的理想下滑角，且必須在甲板指定區(qū)域停降。傳統(tǒng)菲涅耳燈箱導(dǎo)引方式為可見光 導(dǎo)引，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，且無法提供精確的著艦信息。當(dāng)處于較高等級(jí)海情時(shí)，飛行 員無法觀測(cè)到導(dǎo)引的菲涅耳燈箱信息，不具備全天候?qū)б芰?。此外，艦體的縱搖和沉 浮垂直高度1.25米以上的變化會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)著艦點(diǎn)的前后移動(dòng)超過18米，這會(huì)導(dǎo)致降 落失敗造成復(fù)飛甚至釀成事故。傳統(tǒng)的導(dǎo)引方式無法提供艦船垂直方向精確的變化，也 不能對(duì)艦船的運(yùn)動(dòng)以及著艦點(diǎn)的變化作出預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服傳統(tǒng)導(dǎo)引方式處于較高等級(jí)海情時(shí)，飛行員無法看 清導(dǎo)引信號(hào)，當(dāng)艦體的縱搖和沉浮比較大時(shí)，無法在甲板指定區(qū)域停，導(dǎo)致降落失敗造 成復(fù)飛甚至釀成事故，提供一種精度高、全天候、成本低的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，用 于預(yù)測(cè)艦船運(yùn)動(dòng)規(guī)律及著艦點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)自主著艦。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，由控制計(jì)算機(jī)、慣性導(dǎo)航 系統(tǒng)、帶有紅外攝像機(jī)的紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)、紅外合作目標(biāo)、直線運(yùn)動(dòng)單元、電機(jī)、 運(yùn)動(dòng)控制器、地面控制站組成。5個(gè)紅外合作目標(biāo)置于直線運(yùn)動(dòng)單元滑塊上，運(yùn)動(dòng)控制 器控制直線運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)紅外合作目標(biāo)上下運(yùn)動(dòng)，模擬艦船甲板跑道因海浪作 用在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)，即5個(gè)紅外合作目標(biāo)生成一個(gè)模擬甲板跑道；紅外探測(cè)陀螺穩(wěn) 定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探測(cè)和光軸穩(wěn)定功能，紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)一方面探測(cè)到模擬甲板跑道圖 像后，送至地面控制站，地面站控制站控制人員根據(jù)圖像識(shí)別、鎖定模擬甲板跑道圖像， 另一方面對(duì)5個(gè)模擬甲板跑道圖像進(jìn)行處理后，將需要的圖像信息傳送到控制計(jì)算機(jī)， 控制計(jì)算機(jī)根據(jù)光電導(dǎo)引算法估計(jì)出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置。
本發(fā)明的原理是用地面車和紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)模擬著艦時(shí)的艦載機(jī)，用五個(gè) 紅外合作目標(biāo)模擬著艦時(shí)的甲板跑道。利用控制計(jì)算機(jī)中的光電導(dǎo)引算法，根據(jù)紅外探
測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)提供的5個(gè)紅外合作目標(biāo)所形成的模擬跑道的圖像信息，估計(jì)艦船的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律、著艦點(diǎn)等參數(shù)，用于艦載機(jī)的自主著艦。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于克服了傳統(tǒng)傳統(tǒng)導(dǎo)引方式對(duì)氣候條件依賴大， 精度低的缺點(diǎn)，構(gòu)建了一種精度高、全天候、成本低的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，它具有 以下的優(yōu)點(diǎn)
(1) 本發(fā)明采用5個(gè)紅外合作目標(biāo)及直線運(yùn)動(dòng)單元、電機(jī)、減速器模擬艦船跑道， 結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本大大降低；
(2) 本發(fā)明采用紅外圖像系統(tǒng)和紅外合作目標(biāo)，不受各種惡劣氣象條件影響，紅 外成像目標(biāo)清晰，全天候能力強(qiáng)；
(3) 本發(fā)明通過裝有紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的地面車模擬飛機(jī)，5個(gè)合作目標(biāo)模 擬艦船甲板跑道的仿真形式，不需要通過實(shí)際的飛行試驗(yàn)方式，費(fèi)用、難度大大降低；
(4) 本發(fā)明采用光電導(dǎo)引算法，能夠精確的預(yù)測(cè)出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、著艦點(diǎn)等參 數(shù)，可以輔助艦載機(jī)的自主著艦，仿真精度高，且大大減輕了飛行員的操作難度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框架圖2為本發(fā)明的紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的光電導(dǎo)引算法流程圖； 圖4為本發(fā)明的地面控制站的組成框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例包括5個(gè)紅外合作目標(biāo)1、直線運(yùn)動(dòng)單元2、電機(jī)及減
速裝置3、控制計(jì)算機(jī)4、地面控制站7、紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8、運(yùn)動(dòng)控制器9。 5
個(gè)紅外合作目標(biāo)1安裝在直線運(yùn)動(dòng)單元2 (—般為導(dǎo)軌)的滑塊上，通過運(yùn)動(dòng)控制器9
通過按照事先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)要求控制電機(jī)及減速裝置3的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)單元2上的滑
塊運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)5個(gè)紅外合作目標(biāo)1來模擬艦船甲板跑道因海浪作用在垂直方向上的
運(yùn)動(dòng)。5個(gè)紅外合作目標(biāo)模擬艦船甲板跑道，其中4個(gè)代表跑道的4個(gè)端點(diǎn)，l個(gè)位于
中心，紅外合作目標(biāo)1所成平面與地面夾角成3.5-4.5° (以4°為最優(yōu))，此時(shí)紅外
探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8與紅外合作目標(biāo)平面的角度等同于著艦時(shí)飛機(jī)與跑道的下滑角，紅
外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8與地面控制站7兩者相當(dāng)于著艦時(shí)的艦載機(jī)，從而使5個(gè)紅外合
作目標(biāo)1生成一個(gè)模擬甲板跑道。紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8探測(cè)到紅外合作目標(biāo)1所形
成的模擬甲板跑道圖像，送到地面控制站7，由地面控制站7的控制人員識(shí)別、鎖定紅
外合作目標(biāo)l模擬甲板跑道圖像，地面控制站7的控制人員可以根據(jù)圖像信息，控制紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8中的紅外攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8得到模擬 甲板跑道圖像信息經(jīng)過處理后并將有用數(shù)據(jù)傳送給控制計(jì)算機(jī)4，控制計(jì)算機(jī)4內(nèi)置的 光電導(dǎo)引算法5根據(jù)系統(tǒng)模型，估計(jì)出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置，包括地面車相對(duì) 跑道的運(yùn)行軌跡、地面車的姿態(tài)、跑道的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置。
紅外合作目標(biāo)1為可以穩(wěn)定工作在紅外探測(cè)器所需要的溫度，發(fā)出適宜紅外探測(cè)器 探測(cè)的波長(zhǎng)的紅外線目標(biāo)。
紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8的結(jié)構(gòu)組成與連接方式如圖2所示，紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系 統(tǒng)包括俯仰電機(jī)、方位電機(jī)、俯仰陀螺、方位陀螺、紅外攝像機(jī)、主機(jī)、數(shù)據(jù)采集板、 方位和俯仰陀螺電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；紅外攝像機(jī)采集到的圖像信號(hào)送到數(shù)據(jù)采集板處理，數(shù)據(jù) 采集板一方面把沒有處理的圖像信號(hào)送到顯示器顯示，另一方面送入主機(jī)，由主機(jī)對(duì)圖 像進(jìn)行處理得出紅外合作目標(biāo)的圖像信息送入地面控制站7用于計(jì)算和鎖定后的跟蹤， 從而實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)功能；俯仰電機(jī)、方位電機(jī)控制在航向和俯仰兩個(gè)自由度的方向上掃 描，由兩個(gè)速率陀螺，即方位陀螺、俯仰陀螺敏感方位和俯仰運(yùn)動(dòng)后經(jīng)過接口板轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量后送至主機(jī)，主機(jī)根據(jù)俯仰、方位陀螺計(jì)算出紅外攝像機(jī)光軸的速率指令，再經(jīng) 功率放大后加至兩個(gè)力矩電機(jī)，即俯仰電機(jī)、方位電機(jī)，控制兩個(gè)電機(jī)按照該指令速率
運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光軸穩(wěn)定。
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種軸角度測(cè)量裝置，俯仰旋轉(zhuǎn)變壓器、方位旋轉(zhuǎn)變壓器用來測(cè)量俯 仰電機(jī)、方位電機(jī)旋轉(zhuǎn)過的絕對(duì)角度，此角度信號(hào)是一種模擬量，經(jīng)接口板轉(zhuǎn)換后變成 數(shù)字量，送至主機(jī)，以控制俯仰電機(jī)、方位電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。
此外，主機(jī)還可以接收到操作桿的操作信息后，根據(jù)操作信息控制俯仰、方位電機(jī) 運(yùn)動(dòng)或者鎖定目標(biāo)。
紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)還內(nèi)置CCD攝像機(jī)，可以用來觀測(cè)可見光目標(biāo)。
紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)還可以對(duì)其俯仰、方位進(jìn)行修正和補(bǔ)償控制，根據(jù)兩個(gè)陀螺 的溫度漂移性曲線進(jìn)行溫度補(bǔ)償控制，并自動(dòng)采樣、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要參數(shù)、 紅外圖像的動(dòng)態(tài)顯示在顯示器上。
如圖3所示，本發(fā)明控制計(jì)算機(jī)4中的光電導(dǎo)引算法5的實(shí)現(xiàn)步驟為-(1) 首先確定系統(tǒng)模型-
設(shè)紅外攝像機(jī)模型為中心透視投影模型，故成像為<formula>formula see original document page 8</formula>則跑道坐標(biāo)系到紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系的剛體轉(zhuǎn)換為
V<formula>formula see original document page 8</formula>(2)
其中，X 、/。 4、 為紅外攝像機(jī)參數(shù)，經(jīng)離線標(biāo)定為已知數(shù)；W、 V為紅外合 作目標(biāo)的圖像坐標(biāo)。設(shè)A、《、^分別為艦船運(yùn)動(dòng)的橫搖角、縱搖角、沉浮高度，單位
正交旋轉(zhuǎn)矩陣^是跑道坐標(biāo)系到紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣。^(z^、W'3)為單位
正交旋轉(zhuǎn)矩陣w的各元素，是姿態(tài)角方位角、俯仰角、橫滾角w，《"的三角函數(shù)組合，
A，A，^為紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系里的坐標(biāo)，x,，A,^是跑道坐標(biāo)系的坐標(biāo)。(《'力《f為紅
外攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)在跑道坐標(biāo)系的坐標(biāo)，為待求量。
(2)然后利用紅外攝像機(jī)所得的圖像，提取5個(gè)紅外合作目標(biāo)圖像信息，并結(jié)合 將慣導(dǎo)提供的俯仰角、航向角作為系統(tǒng)模型中的己知量及已知5個(gè)紅外合作目標(biāo)的位置 關(guān)系，按以下步驟估計(jì)地面車相對(duì)模擬艦船甲板跑道的位姿及模擬艦船甲板跑道的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律
A、 經(jīng)分析可知地面車相對(duì)跑道的航向角與紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn)的橫向坐標(biāo)"相關(guān) 性較大，利用該特征點(diǎn)的橫向坐標(biāo)",(/ = 1,2...5)及紅外合作目標(biāo)的空間位置關(guān)系，由系統(tǒng)
模型公式(1)可得下式
<formula>formula see original document page 8</formula> (3)
其中A ^是與俯仰角、橫滾角及紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn)(",,00' = 1,2..5)相關(guān)的量，由
上式可求得相對(duì)航向角-;
B、 由系統(tǒng)模型公式(1)可推得紅外合作目標(biāo)在紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系的二維坐標(biāo)為<formula>formula see original document page 9</formula>將式(2)代入，經(jīng)整理可得
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中
<formula>formula see original document page 9</formula>C、由步驟B得到的實(shí)時(shí)相對(duì)高度(《—^)可求得相對(duì)高度變化A(《—A、)，消去機(jī)
載慣導(dǎo)信息中飛機(jī)高度變化可得的A^，根據(jù)下式用正弦規(guī)律進(jìn)行曲線擬合求出艦船
的^規(guī)律、縱搖角《規(guī)律和沉浮高度^規(guī)律
<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 10</formula>
<formula>formula see original document page 10</formula>其中
<formula>formula see original document page 10</formula>D、由實(shí)時(shí)計(jì)算所得的地面車相對(duì)于模擬艦船甲板跑道的位置步驟和步驟C估計(jì)出
的艦船運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用慣導(dǎo)系統(tǒng)提供的飛機(jī)相對(duì)跑道參考坐標(biāo)系的俯仰角^、橫滾角^，
以及紅外合作目標(biāo)的特征點(diǎn)("'，v')估計(jì)飛機(jī)相對(duì)跑道參考坐標(biāo)系的航向角&和位置即
<formula>formula see original document page 10</formula>，以及艦船相對(duì)于艦船參考坐標(biāo)系的橫搖角K規(guī)律、縱搖角A規(guī)律和沉浮高度
規(guī)律可得<formula>formula see original document page 11</formula>
利用以上所求得的伊P、附11、Wl2、M3、W21、附22、W23、附31、W32、附33以及5個(gè)
紅外合作目標(biāo)模擬跑道坐標(biāo)(、，A，z'r)及其對(duì)應(yīng)的紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn)(""V') (/ = 1,2...5)可解得著艦點(diǎn)位置。
如圖4所示，地面控制站7由圖像顯示設(shè)備、操縱桿組成，紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng) 8探測(cè)到的圖像顯示在顯示設(shè)備上，便于地面控制人員觀察，另一方面圖像被紅外探測(cè) 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8處理，計(jì)算需要模擬甲板跑道圖像信息后，送到控制計(jì)算機(jī)4，控制計(jì) 算機(jī)4擁有光電導(dǎo)引算法5，控制計(jì)算機(jī)內(nèi)置的光電導(dǎo)引算法根據(jù)系統(tǒng)模型，估計(jì)艦船 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、著艦點(diǎn)位置?？刂迫藛T還可以通過顯示的圖像信息及任務(wù)需求對(duì)紅外探測(cè) 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)8進(jìn)行相應(yīng)的控制。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于包括5個(gè)紅外合作目標(biāo)(1)、直線運(yùn)動(dòng)單元(2)、電機(jī)及減速裝置(3)、控制計(jì)算機(jī)(4)、地面控制站(7)、帶有紅外攝像機(jī)的紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)和運(yùn)動(dòng)控制器(9)；所述的5個(gè)紅外合作目標(biāo)(1)置于直線運(yùn)動(dòng)單元(2)上，運(yùn)動(dòng)控制器(9)控制直線運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)(2)從而帶動(dòng)5個(gè)紅外合作目標(biāo)(1)運(yùn)動(dòng)，5個(gè)紅外合作目標(biāo)生成一個(gè)模擬甲板跑道模擬艦船甲板跑道因海浪作用的運(yùn)動(dòng)；紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)和光軸穩(wěn)定作用，紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)一方面探測(cè)到紅外合作目標(biāo)(1)生成的模擬甲板跑道圖像后，送至地面控制站(7)，地面站控制站(7)的控制人員根據(jù)圖像識(shí)別、鎖定模擬甲板跑道圖像，另一方面紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)對(duì)5個(gè)模擬甲板跑道圖像進(jìn)行處理后，將需要的圖像信息傳送到控制計(jì)算機(jī)(4)，控制計(jì)算機(jī)(4)根據(jù)光電導(dǎo)引算法(5)估計(jì)出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的光電 導(dǎo)引算法(5)的實(shí)現(xiàn)步驟為(1)確定系統(tǒng)模型，設(shè)紅外攝像機(jī)模型為中心透視投影模型，其表達(dá)式為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，/" 、/v、 4、 G為紅外攝像機(jī)參數(shù)，經(jīng)離線標(biāo)定為已知數(shù)，"、V為紅外合作目標(biāo)的圖像坐標(biāo)，A、《、^分別為艦船運(yùn)動(dòng)的橫搖角、縱搖角、沉浮高度；單位正交旋轉(zhuǎn)矩陣(是跑道坐標(biāo)系到紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣，^(/'/ = 1'2'3)為單位正交 旋轉(zhuǎn)矩陣W的各元素，是姿態(tài)角方位角、俯仰角、橫滾角W，《"的三角函數(shù)組合，xe,A，zt為攝像機(jī)坐標(biāo)系里的坐標(biāo)，^,A,z,是跑道坐標(biāo)系的坐標(biāo)<formula>formula see original document page 3</formula>為紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)在跑道坐標(biāo)系的坐標(biāo)，為待求量；(2)利用紅外攝像機(jī)所得的圖像，提取5個(gè)紅外合作目標(biāo)圖像信息，并結(jié)合將慣 性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的俯仰角、航向角作為步驟(1)中系統(tǒng)模型，即公式(1)中的已知量 及已知5個(gè)紅外合作目標(biāo)的位置關(guān)系，按以下步驟估計(jì)出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置A、 利用5個(gè)紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn)橫向坐標(biāo)",(/ = 1,2...5)及紅外合作目標(biāo)的空間位置關(guān)系，由系統(tǒng)模型公式(1)得下式<formula>formula see original document page 3</formula> (3)其中A ^是與俯仰角、橫滾角及紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn) ,,|;,)(/ = 1,2..5)相關(guān)的量，由上式可求得相對(duì)航向角(，B、 由系統(tǒng)模型公式(1)得紅外合作目標(biāo)在紅外攝像機(jī)坐標(biāo)系的二維坐標(biāo)為<formula>formula see original document page 3</formula>(4) 將式(2)代入得-<formula>formula see original document page 3</formula> (5)其中"，~) (/ = 1,2...5,7' = 0,1...5)是姿態(tài)角W,《力、紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn)<formula>formula see original document page 3</formula>和紅外合作目標(biāo)跑道坐標(biāo)<formula>formula see original document page 3</formula>相關(guān)的量，將機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的俯仰角、橫滾角、步驟A所得的航向角^、紅外合作目標(biāo)特征點(diǎn) <formula>formula see original document page 3</formula>以及紅外合作目標(biāo)模擬跑道坐標(biāo)<formula>formula see original document page 3</formula>代入式(5);C、 利用機(jī)載慣性導(dǎo)航信息對(duì)所求得的y,、《、以及相對(duì)高度變化進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得 出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；D、 由實(shí)時(shí)計(jì)算所得的地面車相對(duì)于模擬艦船甲板跑道的位置和步驟(C)估計(jì)出的 艦船運(yùn)動(dòng)規(guī)律，預(yù)測(cè)導(dǎo)引結(jié)束時(shí)飛機(jī)相對(duì)著艦點(diǎn)的位置關(guān)系和到達(dá)時(shí)間，并依據(jù)該信息 調(diào)整飛機(jī)飛行降落至著艦。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外合作 目標(biāo)(1)所成平面與地面成3. 5-4.5°夾角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外探測(cè) 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)包括俯仰電機(jī)、方位電機(jī)、俯仰陀螺、方位陀螺、紅外攝像機(jī)、主 機(jī)、數(shù)據(jù)采集板、方位和俯仰陀螺電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；紅外攝像機(jī)采集到的圖像信號(hào)送到數(shù)據(jù) 采集板處理，數(shù)據(jù)采集板一方面把沒有處理的圖像信號(hào)送到顯示器顯示，，另一方面送入 主機(jī)，由主機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理得出紅外合作目標(biāo)的圖像信息送入地面控制站(7)用于 計(jì)算和鎖定后的跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)功能；俯仰電機(jī)、方位電機(jī)控制在航向和俯仰 兩個(gè)自由度的方向上掃描，由兩個(gè)速率陀螺，即方位陀螺、俯仰陀螺敏感方位和俯仰運(yùn) 動(dòng)后經(jīng)過接口板轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送至主機(jī)，主機(jī)根據(jù)俯仰、方位陀螺計(jì)算出紅外攝像機(jī) 光軸的速率指令，再經(jīng)功率放大后加至兩個(gè)力矩電機(jī)，即俯仰電機(jī)、方位電機(jī)，控制兩 個(gè)電機(jī)按照該指令速率運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光軸穩(wěn)定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外探測(cè) 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(8)還內(nèi)置CCD攝像機(jī)，用來觀測(cè)可見光目標(biāo)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，其特征在于所述的地面控制站(7)由圖像顯示設(shè)備、操縱桿組成，紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)(5)得到紅外合作目標(biāo)的圖像， 一方面將圖像顯示在顯示設(shè)備上，便于地面控制人員觀察，另一方面將圖像進(jìn) 行處理，得到紅外合作目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)并將圖像數(shù)據(jù)送至控制計(jì)算機(jī)處理，控制人員還 可以通過顯示的圖像及任務(wù)需求對(duì)紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。
全文摘要
一種著艦光電導(dǎo)引仿真系統(tǒng)，由控制計(jì)算機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)、紅外合作目標(biāo)、直線運(yùn)動(dòng)單元、電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、地面控制站組成。紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光軸穩(wěn)定；五個(gè)合作目標(biāo)置于直線運(yùn)動(dòng)單元滑塊上，運(yùn)動(dòng)控制器控制直線運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)合作目標(biāo)上下運(yùn)動(dòng)，模擬艦船甲板跑道因海浪作用在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)。紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)內(nèi)的紅外攝像機(jī)取得紅外合作目標(biāo)生成的模擬甲板跑道圖像；紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)探測(cè)到模擬甲板跑道后、地面站操作人員根據(jù)圖像識(shí)別、鎖定模擬甲板跑道。紅外探測(cè)陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)對(duì)五模擬甲板跑道圖像進(jìn)行處理后，將需要的圖像信息傳送到控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)利用光電導(dǎo)引算法計(jì)算出艦船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和著艦點(diǎn)位置。本發(fā)明的精度高、成本低，對(duì)光電導(dǎo)引著艦系統(tǒng)的研制具有重要價(jià)值。
文檔編號(hào)G05B17/00GK101339410SQ20081011812
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者仇海濤, 偉 劉, 徐燁烽, 丹 王 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)