[发明专利]采用凝视型探测器光电搜索系统的反扫稳定补偿方法

说明书

本发明属于自动控制技术领域，公开了一种动机座下采用凝视型探测器光电搜索系统的反扫稳定补偿方法，俯仰向以“主轴+子轴”复合轴的形式稳定光轴；方位主轴在惯性空间保持匀速运动，在反扫补偿阶段，方位主轴陀螺稳定回路误差的积分值为经过某一增益后作为方位子轴位置闭环的输入控制指令；复位阶段，子轴与主轴进行位置对准。本发明通过复位阶段子轴与主轴位置对准减小复合轴系统中子轴小有限转角对光电设备高精度稳定补偿控制的影响，通过反扫补偿阶段子轴对主轴陀螺数据相关的积分响应，实现光电搜索系统主轴高速运动，子轴高速反扫状态下对扰动的高精度隔离，提高光电搜索系统在反扫补偿阶段的“凝视”精度，实现了对目标的稳定搜索。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，主要涉及控制方法，尤其涉及一种动机座下采用凝视型探测器的光电搜索系统子轴采用二维反射镜单元进行反扫稳定补偿方法。

背景技术

凝视型探测器，“凝视”是指探测器响应景物的时间与取出列阵中每个探测器响应信号所需的读出时间相比很长，即探测器“看”景物时间很长，而取出每个探测器的响应信号所需的时间很短。通常凝视型探测器指焦平面阵列探测器(面阵探测器)，相比于扫描成像探测器(线阵探测器)而言，其信噪比和灵敏度更高，但其缺点也很明显，需要相对较长的“凝视”时间来成像。

在光电搜索系统中希望采用面阵探测获得对目标更远的探测，就需要确保系统搜索过程中面阵探测器对目标具有足够的“凝视”时间，已知的采用面阵列探测器的搜索系统均采用了反射镜反扫以提高扫描效率，其一般由承载探测器和反射镜的主轴平台及用于反扫补偿的子轴机构(一维反射镜)构成。在工作时主轴平台向某一方向匀速搜索，子轴反射镜反向运动，产生凝视效果，可以理解为主轴平台首先转动角α，然后补偿摆镜反向转动使像面回到转台运动前的位置。该种方式，当搜索系统安装于静基座条件是可用的，因为搜索系统不存在俯仰方向的扰动，当子轴机构在方位向对主轴机构匀速运动实现了补偿，系统即实现“凝视”。但在动基座条件，搜索系统存在俯仰向上的扰动，预实现“凝视”，务必对俯仰向的扰动进行隔离。另外，在动基座条件下，方位向也存在来自基座的扰动，在“凝视”阶段，子轴机构在方位向不仅需要补偿主轴机构的匀速运动，而且需要隔离基座的扰动。在公开发表的文献及专利介绍中，“凝视”型搜索系统未涉及动机座工况下的稳定补偿问题，且反扫补偿多采用一维反射镜，其构成示意见图2、工作原理见图3。

对于“凝视”型搜索系统，子轴机构通常采用快速反射镜进行反扫补偿，本发明子轴补偿镜是双自由度快速反射镜，快速反射镜是在光源和接收器之间控制光束的一种装置，通常与大惯量机架结构的主轴系统共同构成复合轴系统，在各种光学系统中用于投射和稳定光束，它实际上是由镜体(玻璃或者金属)、柔性支撑架和驱动器(压电陶瓷、音圈电机、力矩器)三部分组成，其优点是结构谐振频率高、响应速率快、零摩擦、动态滞后误差小等优点，缺点为工作范围小，该装置以及通常的复合轴系统在公开文献中有介绍。

就国内外光电搜索设备涉及反扫稳定补偿方法，与本发明相同的控制方法未见公开报道。

发明内容

(一)发明目的

为解决动机座下采用凝视型探测器的光电搜索系统在反扫补偿阶段光轴高精度稳定问题，本发明提出一种动机座下采用凝视型探测器光电搜索系统的反扫稳定补偿方法，通过复位阶段的位置对准克服了子轴补偿过程中长时间陀螺积分的误差累计问题，也减小了子轴小有限转角(快速反射镜较小的工作范围)对光电设备高精度稳瞄控制的影响。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用凝视型探测器光电搜索系统的反扫稳定补偿方法，其包括以下步骤：