[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

摘要

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。

主权项

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，其特征在于，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(xG0，yG0，zG0)；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：find:yi∈[yid,yiu],zi∈[zid,ziu],i=1,2,3,4min:Gcs.t.gk≥0---(1)]]>式(1)中：在全局坐标系下，传感器组件i的质心坐标为(yi，zi)；为传感器组件i的质心在Y轴上的下限值，为传感器组件i的质心在Y轴上的上限值，为传感器组件i的质心在Z轴上的下限值，为传感器组件i的质心在Z轴上的上限值；Gc为机载光电平台内部结构的偏心距，xG、yG和zG分别表示机载光电平台质心在全局坐标系下的X、Y、Z坐标，Md为光具座的质量，xd、yd和zd分别表示全局坐标系下光具座质心的X、Y、Z坐标；i表示传感器组件编号，Mi表示第i个传感器组件的质量，xi、yi和zi分别表示第i个传感器组件质心在全局坐标系下的X、Y、Z坐标；gk为传感器组件i与传感器组件j之间包络圆的第k个距离函数，gk＝(yim‑yjn)2+(zim‑zjn)2‑(Rim+Rjn)2，所述i和j的取值为两种情况，所述两种情况分别为i＝1，j＝3和i＝2，j＝4；m＝1,2…Bi，n＝1,2…Bj，Bi和Bj分别表示第i，j个传感器组件的包络圆数量；Rim为传感器组件i的第m个包络圆的半径；Rjn为传感器组件j的第n个包络圆的半径；yim和zim分别表示传感器组件i的第m个包络圆的圆心在全局坐标系中的Y、Z坐标；yjn和zjn分别表示传感器组件j的第n个包络圆的圆心在全局坐标系中的Y、Z坐标；k＝1，2…K，K＝B1×B3+B2×B4。