本發(fā)明屬于目標(biāo)軌跡模擬仿真領(lǐng)域，具體的涉及一種大范圍可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置，用于模擬目標(biāo)大范圍的運(yùn)動軌跡，為光電跟蹤設(shè)備提供更實(shí)用的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測試平臺。

背景技術(shù)：

光電跟蹤設(shè)備在調(diào)試過程中，需要利用目標(biāo)軌跡模擬裝置對設(shè)備進(jìn)行反復(fù)多次測試來檢測跟蹤系統(tǒng)的精度和可靠性。設(shè)備前期的測試過程中設(shè)備一般在封閉的調(diào)試車間或?qū)嶒?yàn)室，傳統(tǒng)廣泛實(shí)用的軌跡模擬裝置為動靶標(biāo)。動靶標(biāo)利用旋轉(zhuǎn)臂帶動一個點(diǎn)光源來模擬運(yùn)動目標(biāo)，但是其存在動態(tài)范圍小，靈活性差，成本高的缺點(diǎn)。為解決此問題，申請?zhí)枮镃N 201610369974.6《一種可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置》的中國發(fā)明專利利用快速擾動平臺架構(gòu)對其進(jìn)行了改進(jìn)，可很好地提高其動態(tài)范圍和靈活性，但該發(fā)明的動態(tài)性能依舊有限，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不同仰角跟蹤測試。因此，需要重新對該軌跡模擬裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其動態(tài)范圍，滿足實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對當(dāng)前的目標(biāo)軌跡模擬裝置無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不同仰角跟蹤測試需求等問題，本發(fā)明提出了一種大范圍可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置，該裝置利用一個由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的擺鏡與由音圈電機(jī)驅(qū)動的軌跡模擬裝置進(jìn)行結(jié)合，軌跡模擬裝置發(fā)出的目標(biāo)光源通過擺鏡的反射然后再在靶面成像，如此可有效地提高模擬軌跡的俯仰動態(tài)范圍。通過控制器執(zhí)行控制程序可實(shí)現(xiàn)不同速度、加速度的目標(biāo)軌跡，大大提高了軌跡模擬的靈活性。擺鏡裝置自身體積小，重量輕，從而該裝置的添加，保證了原裝置的體積小、重量輕、便攜性好等特性，從而可方便的帶到外場進(jìn)行跟蹤測試，提高軌跡模擬裝置的實(shí)用性。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種大范圍可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置，該裝置包括控制器模塊、音圈電機(jī)驅(qū)動模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、兩軸運(yùn)動臺模塊和擺鏡模塊，控制器模塊同時輸出控制信號給音圈電機(jī)驅(qū)動模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，兩軸運(yùn)動臺模塊利用音圈電機(jī)的驅(qū)動可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動臺面的兩軸偏轉(zhuǎn)，從而帶動安裝在上面的成像設(shè)備的運(yùn)動，擺鏡模塊依靠步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動鏡面繞轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，利用光的鏡面反射原理來驅(qū)動光軸實(shí)現(xiàn)大范圍的俯仰運(yùn)動，最終，整個裝置利用兩軸運(yùn)動臺模塊和擺鏡模塊的配合完實(shí)現(xiàn)靶點(diǎn)的大范圍運(yùn)動，以此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡的大范圍模擬。

進(jìn)一步的，控制器針對不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊采用不同的控制方法，在兩軸運(yùn)動臺模塊上采用利用位置反饋閉環(huán)控制方法，而針對擺鏡模塊則采用直接開環(huán)驅(qū)動控制方法，開環(huán)驅(qū)動直接簡單，不增加系統(tǒng)控制復(fù)雜性。

進(jìn)一步的，控制器模塊通過中斷以指定頻率輸出控制信號給驅(qū)動模塊來驅(qū)動裝置工作，其硬件平臺可由工控機(jī)、嵌入式板卡、單片機(jī)或PowerPC構(gòu)成。

進(jìn)一步的，其兩軸運(yùn)動臺模塊和擺鏡模塊主要包含十個部分：基座、擺鏡底座、步進(jìn)電機(jī)、鏡托、反射鏡、成像設(shè)備、運(yùn)動臺面、音圈電機(jī)、位置傳感器、成像靶面；兩軸運(yùn)動臺由一個柔性支柱所支撐的運(yùn)動臺面、四個電機(jī)和四個位置傳感器構(gòu)成；成像設(shè)備垂直安裝在兩軸運(yùn)動臺的運(yùn)動臺面上；擺鏡裝置為一個單軸偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制，可把兩軸運(yùn)動臺上成像設(shè)備的光束大范圍的反射偏轉(zhuǎn)，從而在靶面上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模擬點(diǎn)的高仰角的運(yùn)動。

進(jìn)一步的，結(jié)構(gòu)中兩軸運(yùn)動臺上的四個位置傳感器包括但不限于電渦流位置傳感器或者電位器位移傳感器構(gòu)成。

進(jìn)一步的，成像設(shè)備包括但不限于激光筆或小型光纖激光器構(gòu)成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與傳統(tǒng)的軌跡模擬裝置動靶標(biāo)和舊版軌跡臺裝置設(shè)計(jì)相比，該裝置利用一個由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的擺鏡與由音圈電機(jī)驅(qū)動的軌跡臺裝置進(jìn)行結(jié)合，可有效地提高模擬軌跡的俯仰動態(tài)范圍，滿足實(shí)際系統(tǒng)需求。

(2)該裝置添加的擺鏡結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，同時控制方法也較簡單，保證了系統(tǒng)的低成本和可實(shí)現(xiàn)性。

(3)該裝置所模擬的目標(biāo)軌跡高仰角目標(biāo)時無需再增加成本，且其體積小、重量輕，攜帶性好，從而可方便的帶到外場進(jìn)行跟蹤測試，提高軌跡模擬裝置的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種大范圍可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的兩軸運(yùn)動臺模塊和擺鏡模塊的具體設(shè)計(jì)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

如附圖1所示，一種大范圍可編程控制的目標(biāo)軌跡模擬裝置整體結(jié)構(gòu)圖，其中包括控制器模塊(1)、音圈電機(jī)驅(qū)動模塊(2)、兩軸運(yùn)動臺模塊(3)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊(4)、擺鏡模塊(5)?？刂破髂K通過中斷以指定頻率采集安裝在兩軸運(yùn)動臺模塊上的位置傳感器信號，然后通過控制程序計(jì)算和修正輸出的驅(qū)動信號。驅(qū)動信號包含兩部分：音圈電機(jī)的驅(qū)動信號和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動信號，利用這兩個驅(qū)動信號反過來修正和控制兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角度。音圈電機(jī)驅(qū)動模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊都是把控制器模塊輸出的弱電控制驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電驅(qū)動信號，從而驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的電機(jī)。兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的電機(jī)分別收到驅(qū)動模塊上的驅(qū)動信號產(chǎn)生運(yùn)動，運(yùn)動臺面運(yùn)動和擺鏡運(yùn)動的疊加，最后實(shí)現(xiàn)靶點(diǎn)的運(yùn)動，這樣來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的軌跡模擬。

如附圖2所示，是本發(fā)明的兩軸運(yùn)動臺模塊和擺鏡模塊的具體設(shè)計(jì)圖，主要包含十個部分：基座①、擺鏡底座②、步進(jìn)電機(jī)③、鏡托④、反射鏡⑤、成像設(shè)備⑥、運(yùn)動臺面⑦、音圈電機(jī)⑧、位置傳感器⑨、成像靶面⑩?；鶠橐弧癓”型小臺子，用來固定豎著安裝的擺鏡和斜著安裝的兩軸運(yùn)動控制臺，以保證兩運(yùn)動臺在動態(tài)工作時基座的穩(wěn)固性。兩軸運(yùn)動臺由一個柔性支柱所支撐的臺面、四個電機(jī)和四個位置傳感器構(gòu)成，其兩軸是針對支撐臺面所運(yùn)動的軸線而言，具體稱為X軸和Y軸，在兩個軸線上各安裝有兩個電機(jī)，兩電機(jī)一推一拉而帶動運(yùn)動臺面繞一個軸偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此當(dāng)兩個軸同時運(yùn)動時便可帶動運(yùn)動臺面繞任何軸運(yùn)動。成像設(shè)備垂直安裝在運(yùn)動臺面上，其將電能轉(zhuǎn)化為光能然后投射出一束聚光的光束，該光束直接投向擺鏡的鏡面上，通過鏡面的反射，在靶面匯聚成一高亮靶點(diǎn)，用來模擬目標(biāo)。擺鏡裝置為一個單軸偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在鏡托上安裝一反射鏡，利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)反射鏡的俯仰大幅偏轉(zhuǎn)，從而可以把兩軸運(yùn)動臺上成像設(shè)備投過來的光束大范圍的反射偏轉(zhuǎn)。由于擺鏡的偏轉(zhuǎn)和兩軸運(yùn)動臺的偏轉(zhuǎn)，光源最終在靶面上的高亮靶點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模擬的大范圍俯仰運(yùn)動和小范圍的方位運(yùn)動。