[发明专利]用于光学伺服系统频谱曲线测试的光学Chirp信号生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电测量设备精密检测领域，特别涉及一种用于光学伺服系统频谱曲线测试的光学Chirp信号生成方法。

背景技术

光电经纬仪伺服系统的跟踪性能是光电经纬仪动态性能的一项重要指标，是光电经纬仪出厂时必须检测的指标。目前，光电经纬仪伺服系统动态性能室内检测方法主要有光学动态靶标检测、等效正弦引导检测两种方法。这两种方法都是在时域内对跟踪性能进行测试，只能反映设备特定速度、加速度值时的性能指标，无法对光电经纬仪的整体跟踪性能做出评价。

为解决这个问题，提出通过测试光电经纬仪频谱特性曲线，进而利用频谱曲线中幅频曲线部分间接地完成对光电经纬仪整体跟踪性能评价。该评价方法的理论基础是光电经纬仪伺服控制系统是一个单输入单输出的线性系统，根据经典控制理论，微分方程、传递函数、频率特性均可表征系统的运动规律。为了测试光电经纬仪的频谱特性，其方法是利用设备产生动态目标作为输入信号，光电经纬仪跟踪目标并将跟踪误差作为输出，利用频谱曲线处理方法进行数据处理得到光电经纬仪频谱曲线。为了准确测得曲线，要求输入信号能够充分激励光电经纬仪伺服系统的所有模态或特征。从谱分析的角度，也就意味着输入信号的频谱必须足可以覆盖系统的频谱。

为完成对光电经纬仪频谱曲线的测试，算法处理需要的数据样本包括准确可测的输入、输出数据。光电经纬仪输入信号必须为光信号，保证能够在成像传感器上成像。输出信号为光电测量设备伺服控制系统跟踪误差。

为解决这个问题，提出采用连续线性调频模型，也即Chirp信号模型产生输入信号。并且在现有检测设备——动态靶标上产生了Chirp信号，又利用多个型号的光电经纬仪进行了跟踪试验。但是由于动态靶标空间模型关系，导致产生的Chirp信号模型是一系列信号的谐波叠加模式，光电经纬仪输出信号同样为谐波信号叠加模式。目前，由于缺少有效的分离Chirp信号谐波方法，导致无法准确获得光电经纬仪伺服系统频谱曲线。

发明内容

本发明要解决现有技术中无法完成光电经纬仪频谱曲线的测试的技术问题，提供一种能够产生符合频谱测试要求的，用于光学伺服系统频谱曲线测试的光学Chirp信号生成方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种用于光学伺服系统频谱曲线测试的光学Chirp信号生成方法，包括以下步骤：

步骤一，由平行光管产生可在光电经纬仪成像传感器上成像的目标，使平行光管的目标能够在光电经纬仪上清晰成像；

步骤二，通过时统终端在光学Chirp信号生成装置和光电经纬仪之间建立统一时间基准；

建立主控计算机和光电经纬仪之间的串行通讯，利用主控计算机设置光学Chirp信号的幅值、信号包络、线性调频斜率参数，然后通过RS422串口通讯将参数给伺服控制器；

伺服控制器进行控制处理后产生PWM信号送至伺服驱动器；

伺服驱动器驱动力矩电机转动，使旋转臂绕精密轴系摆动；

24位绝对式光电编码器完成对旋转臂的角位置和角速度的精密测量；

根据被检测光电经纬仪的性能指标，按照光学Chirp信号生成公式计算光学Chirp信号的信号包络、线性调频斜率和幅度值，使生成的光学Chirp信号能够覆盖被检测光电经纬仪工作角速度范围；

通过在主控计算机光学Chirp信号的信号包络、线性调频斜率和幅度值，并启动设备工作；

使旋转臂按照设定速度和幅度带动平行光管摆动，产生光学Chirp信号；

步骤三，光电经纬仪跟踪光学Chirp信号，并将跟踪误差信息通过串行通讯接口发送至主控计算机，由主控计算机完成对光电经纬仪频谱曲线的计算处理。

在上述技术方案中，所述平行光管产生的光谱范围能够覆盖可见至长波红外波段。

在上述技术方案中，所述平行光管为溴钨灯。

在上述技术方案中，所述平行光管的目标板为星点孔、十字丝或分划板。

在上述技术方案中，步骤二中，被检测光电经纬仪的性能指标包括：保精度工作角速度范围、跟踪精度，以及最高角速度、角加速度。

本发明具有以下的有益效果：

本发明提出的用于光学伺服系统频谱曲线测试的光学Chirp信号生成方法，可以为光电经纬仪伺服系统频谱曲线测试提供输入信号，在此基础上利用相应算法和手段即可完成光电经纬仪伺服系统频谱曲线的测试，对光电经纬仪跟踪性能的室内评价具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。