[发明专利]基于组件布局优化的光具座传感器布局设计方法

说明书

本发明公开了基于组件布局优化的光具座传感器布局设计方法，该方法以机载光电平台内部偏心距最小为目标，组件间不干涉为约束建立优化问题，采用数学规划法对优化问题进行求解，可以快速得到具有较小偏心距的传感器组件布局方案。本发明可以有效地改善现有方法设计周期长、设计成本高的局面；本发明借助数学规划法对传感器组件布局问题进行优化设计，设计效果好，得到的机载光电平台内部的偏心距小，因此配平需要的配重小，实现了整体结构的减重，有利于机载光电平台工作性能的提升。

技术领域

本发明涉及一种机载光电平台中光具座上传感器布局的优化设计方法。

背景技术

机载光电平台是武器系统的重要组成部分，其中光具座结构及其上面安装的四个传感器组件是机载光电平台的核心部件。四个传感器组件两、两分组分别安装于光具座结构两侧平面上，这四个传感器组件在光具座上的布局设计对机载光电平台内部的偏心距即实际质心与理想质心间的距离有着重要的影响，而偏心距大小则严重影响着机载光电平台的工作性能。因此，光具座上四个传感器组件的布局优化设计对提升机载光电平台工作性能非常重要。

目前，机载光电平台中光具座上四个传感器组件的布局主要依靠经验设计，即设计人员首先依据工程经验给出初始布局方案，然后根据偏心距等指标对设计方案进行修改，通常需要经过多次校核-修改的循环过程才能得到一个偏心距较理想的设计方案。该传统设计方法的主要缺点是：(1)基于经验的设计过程通常需要经过多次校核-修改过程，设计成本高昂且设计周期长。(2)设计方案的性能高度依赖设计人员的工程经验，不同设计人员给出的设计方案优劣不一并且偏心距通常偏大，需要增加较大的配重实现配平，成本增加并且造成整体结构重量增加，影响机载光电平台工作性能提升。

发明内容

为了改善机载光电平台中传感器组件布局的设计方法，降低设计周期和设计成本，减小光电平台内部的偏心距，提高光电平台工作性能，本发明提供了一种机载光电平台中传感器组件布局的优化设计方法。该方法以机载光电平台内部偏心距最小为目标，组件间不干涉为约束建立优化问题，采用数学规划法对优化问题进行求解，可以快速得到具有较小偏心距的传感器组件布局方案。

基于组件布局优化的光具座传感器布局设计方法，该方法根据各传感器组件优化后的质心坐标对初始设计的机载光电平台上光具座的四个传感器组件进行布局，所述四个传感器组件分别为传感器组件1、传感器组件2、传感器组件3和传感器组件4，其中传感器组件1和传感器组件3位于光具座的一侧，传感器组件2和传感器组件4位于光具座的另一侧，该方法包括：

步骤1，建立机载光电平台的有限元模型，在全局坐标系下该初始设计的机载光电平台上四个传感器组件的质心坐标分别为(x₀₁,y₀₁,z₀₁)，(x₀₂,y₀₂,z₀₂)，(x₀₃,y₀₃,z₀₃)，(x₀₄,y₀₄,z₀₄)，初始设计的机载光电平台质心在全局坐标系下的X、Y、Z坐标为(x_G0，y_G0，z_G0)；

步骤2，分别对四个传感器组件的外形轮廓利用有限包络圆族进行描述，得到传感器组件1的B1个包络圆，传感器组件2的B2个包络圆，传感器组件3的B3个包络圆，传感器组件4的B4个包络圆，B1为大于等于1的自然数，B2为大于等于1的自然数，B3为大于等于1的自然数，B4为大于等于1的自然数；

步骤3，通过式(1)得到各传感器组件优化后的质心坐标：

式(1)中：