[发明专利]一种应用于机载红外辅助导航的Risley棱镜系统控制方法

摘要

本发明提出一种应用于机载红外辅助导航的Risley棱镜系统控制方法，该方法以瞄准线指向矢量命令为输入量，利用基于非近轴矢量光线追迹法的反向精确解析算法，计算出能够准确实现瞄准线指向要求的棱镜各自旋转角度并作为控制模型输出量。该方法能够有效解决实际应用中瞄准线扫描轨迹连续,离散的各瞄准线指向矢量相应的棱镜旋转角度计算过程相互独立，从而造成的棱镜不断大幅度旋转的问题，提高了棱镜旋转的平稳性和效率。仿真及实施结果表明使用本发明中控制方法能够达到发明目的，具有瞄准线指向控制精确，棱镜旋转运动控制效果好等优点，同时作为软件控制算法，使用成本低，适用范围广。

主权项

1.一种应用于机载红外辅助导航的Risley棱镜系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将机载红外辅助导航设备工作过程中的扫描轨迹指令离散化为若干瞄准线指向矢量(δi,βi),i＝1,2,3...，其中δi，βi分别表示瞄准线指向的方位角度和俯仰角度，‑π/2＜δi＜π/2，‑π/2＜βi＜π/2；并按照下面公式对瞄准线指向矢量(δi,βi)进行矢量变换，得到转换后的瞄准线指向矢量(Φi,Θi),i＝1,2,3...：步骤2：对于步骤1中得到的每一个转换后的瞄准线指向矢量，通过以下步骤得到对应的Risley棱镜对中两个棱镜的旋转角度；其中对应于第i个转换后的瞄准线指向矢量(Φi,Θi)，得到的Risley棱镜对中入射棱镜和出射棱镜的旋转角度依次为θ1,i，θ2,i：步骤2.1：根据第i个转换后的瞄准线指向矢量(Φi,Θi)，利用公式θ12,i＝θ11,i+|Δθ|i计算得到满足瞄准线指向要求的棱镜旋转角度集合：{θ1,i}＝{θ11,i+2Zπ}，{θ2,i}＝{θ12,i+2Zπ}，其中Z为整数集，n1和n2依次为Risley棱镜对中入射棱镜和出射棱镜的折射系数，α1和α2依次为Risley棱镜对中入射棱镜和出射棱镜的顶角；步骤2.2：在步骤2.1中得到的满足瞄准线指向要求的棱镜旋转角度集合中，按照两个棱镜的实时状态θpre1,θpre2，以棱镜所需转动幅度ξ1,i和ξ2,i最小为要求，得到最终两个棱镜的旋转角度为：其中以最终得到的两个棱镜的旋转角度作为控制量，驱动相应驱动装置带动两个棱镜旋转，实现瞄准线正确指向。