[发明专利]一种空间交会对接激光雷达扫描跟踪控制系统及方法

权利要求书

1.一种空间交会对接激光雷达扫描跟踪控制系统，其特征在于，所述系统包括：

角度传感器，用于检测方位轴角度值和俯仰轴角度值；

四象限探测器，用于根据回波在各象限的能量确定二维脱靶量；

DSP闭环控制器，分别与所述角度传感器和所述四象限探测器连接，用于根据所述方位轴角度值、所述俯仰轴角度值和所述二维脱靶量确定两个步进电机的运动方向和分频系数；两个步进电机的运动方向包括：俯仰电机的运动方向和方位电机的运动方向；两个步进电机的分频系数包括俯仰电机的分频系数和方位电机的分频系数；

SPWM细分驱动控制器，与所述DSP闭环控制器连接，用于根据所述两个步进电机的运动方向和分频系数确定第一SPWM波和第二SPWM波；

4个双极性H桥功率驱动电路，分别与所述SPWM细分驱动控制器、两个步进电机连接，用于将所述第一SPWM波和所述第二SPWM波进行放大后分别控制两个步进电机，以使两个步进电机分别驱动方位轴和仰俯轴转动，进而带动四象限探测器扫描跟踪；所述两个步进电机分别为方位电机和俯仰电机；

所述SPWM细分驱动控制器包括：

系统时钟，用于产生时钟信号；

俯仰轴步进脉冲产生器，分别与所述DSP闭环控制器和所述系统时钟连接，用于根据所述俯仰电机的分频系数和所述时钟信号确定第一步进脉冲；

第一计数器，分别与所述DSP闭环控制器、所述系统时钟和所述俯仰轴步进脉冲产生器连接，用于根据所述俯仰电机的运动方向和所述第一步进脉冲进行计数，获得第一计数值；

第一查表模块，与所述第一计数器连接，用于根据所述第一计数值通过查找俯仰轴SIN表确定俯仰轴SIN值；

第二查表模块，与所述第一计数器连接，用于根据所述第一计数值通过查找俯仰轴COS表确定俯仰轴COS值；

方位轴步进脉冲产生器，分别与所述DSP闭环控制器和所述系统时钟连接，用于根据所述方位电机的分频系数和所述时钟信号确定第二步进脉冲；

第二计数器，分别与所述DSP闭环控制器、所述系统时钟和所述方位轴步进脉冲产生器连接，用于根据所述方位电机的运动方向和所述第二步进脉冲进行计数，获得第二计数值；

第三查表模块，与所述第二计数器连接，用于根据所述第二计数值通过查找方位轴SIN表确定方位轴SIN值；

第四查表模块，与所述第二计数器连接，用于根据所述第二计数值通过查找方位轴COS表确定方位轴COS值；

载波计数器，与所述系统时钟连接，用于对时钟信号进行载波计数，获得载波值；

平移修正模块，分别与所述第一查表模块、所述第二查表模块、所述第三查表模块和所述第四查表模块连接，用于对所述俯仰轴SIN值、所述俯仰轴COS值、所述方位轴SIN值和所述方位轴COS值进行平移修正；

第一比较器，分别与所述载波计数器和所述平移修正模块连接，用于将所述载波值与修正后的俯仰轴SIN值进行比较，获得俯仰电机A相SPWM波；

第二比较器，分别与所述载波计数器和所述平移修正模块连接，用于将所述载波值与修正后的俯仰轴COS值进行比较，获得俯仰电机B相SPWM波；所述第一SPWM波包括俯仰电机A相SPWM波和俯仰电机B相SPWM波；

第三比较器，分别与所述载波计数器和所述平移修正模块连接，用于将所述载波值与修正后的方位轴SIN值进行比较，获得方位电机A相SPWM波；

第四比较器，分别与所述载波计数器和所述平移修正模块连接，用于将所述载波值与修正后的方位轴COS值进行比较，获得方位电机B相SPWM波；所述第二SPWM波包括方位电机A相SPWM波和方位电机B相SPWM波；

4个双极性H桥功率驱动电路分别为：

方位电机A相绕组驱动电路、方位电机B相绕组驱动电路、俯仰电机A相绕组驱动电路和俯仰电机B相绕组驱动电路；

所述方位电机A相绕组驱动电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和方位电机A相绕组；所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端分别与驱动电源正极连接，所述第一开关管的第三端分别与第二开关管的第一端和所述方位电机A相绕组的一端连接，所述方位电机A相绕组的另一端分别与所述第三开关管的第三端和所述第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第三端与所述第二开关管的第三端分别与驱动电源负极连接，所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第二端分别与所述第一比较器输出的方位电机A相SPWM波连接，所述第二开关管的第二端和所述第三开关管的第二端分别与所述第一比较器输出的方位电机A相SPWM波取反的信号连接；

所述方位电机B相绕组驱动电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和方位电机B相绕组；所述第五开关管的第一端、所述第七开关管的第一端分别与驱动电源正极连接，所述第五开关管的第三端分别与第六开关管的第一端和所述方位电机B相绕组的一端连接，所述方位电机B相绕组的另一端分别与所述第七开关管的第三端和所述第八开关管的第一端连接，所述第八开关管的第三端与所述第六开关管的第三端分别与驱动电源负极连接，所述第五开关管的第二端和所述第八开关管的第二端分别与所述第二比较器输出的方位电机B相SPWM波连接，所述第六开关管的第二端和所述第七开关管的第二端分别与所述第二比较器输出的方位电机B相SPWM波取反的信号连接；

所述俯仰电机A相绕组驱动电路包括第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管和俯仰电机A相绕组；所述第九开关管的第一端、所述第十一开关管的第一端分别与

驱动电源正极连接，所述第九开关管的第三端分别与第二十开关管的第一端和所述俯仰电机A相绕组的一端连接，所述俯仰电机A相绕组的另一端分别与所述第十一开关管的第三端和所述第十二开关管的第一端连接，所述第十二开关管的第三端与所述第十开关管的第三端分别与驱动电源负极连接，所述第九开关管的第二端和所述第十二开关管的第二端分别与所述第三比较器输出的仰俯电机A相SPWM波连接，所述第十开关管的第二端和所述第十一开关管的第二端分别与所述第三比较器输出的仰俯电机A相SPWM波取反的信号连接；

所述俯仰电机B相绕组驱动电路包括第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管和俯仰电机B相绕组；所述第十三开关管的第一端、所述第十五开关管的第一端分别与驱动电源正极连接，所述第十三开关管的第三端分别与第十四开关管的第一端和所述俯仰电机B相绕组的一端连接，所述俯仰电机B相绕组的另一端分别与所述第十五开关管的第三端和所述第十六开关管的第一端连接，所述第十六开关管的第三端与所述第十四开关管的第三端分别与驱动电源负极连接，所述第十三开关管的第二端和所述第十六开关管的第二端分别与所述第四比较器输出的仰俯电机B相SPWM波连接，所述第十四开关管的第二端和所述第十五开关管的第二端分别与所述第四比较器输出的仰俯电机B相SPWM波取反的信号连接；

当所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管和第十六开关管均为MOS管时，第一端为漏极，第二端为栅极，第三端为源极。