[发明专利]主动式二维跟踪瞄准仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种瞄准仪，特别是涉及一种主动式二维跟踪，属于光电测量技术领域。

背景技术

目前应用于运载火箭地面瞄准系统的瞄准仪，工作方式是通过操作手现场操作，实现对火箭平台棱镜的远距离光电准直，不具备通讯能力、在上位机或远程网络控制模式下的主动二维(方位和俯仰)跟踪瞄准能力和火箭在风摆下的瞄准能力。同时，瞄准仪光电准直系统采取硅光电池作为光敏器件，不具备准直偏差角测量能力，因此现役的瞄准仪只能通过找零的方法对火箭平台棱镜进行准直标定。

而新一代运载火箭活动发射平台不具备回转功能，箭上棱镜初始方位偏差(范围约±2°)不能通过旋转发射平台进行调整，只能在棱镜初始方位偏差覆盖的区域内对箭上棱镜进行主动搜索和捕获，箭上采用捷联惯组初始定向方式，即惯组棱镜与箭体刚性固联，棱镜不能回转和调平。箭体随风摆的运动及日照、加注等造成的变形，将1∶1传递给惯组棱镜。因此，新一代运载火箭要求地面瞄准系统中的瞄准仪必须具备以下功能：

1)要求瞄准仪具有准直测量的能力，需要地面瞄准系统实时主动跟踪测量棱镜方位；

2)要求瞄准仪具有二维(方位、俯仰)跟踪能力；

3)具备远程控制瞄准能力，瞄准仪需要具备目标检测能力和电控二维跟踪能力。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有电控二维跟踪能力的主动式二维跟踪瞄准仪的实现方法。

本发明的技术解决方案是：主动式二维跟踪瞄准仪，包括基座、身架、目视图像采集机构、望远镜系统、电控系统、方位驱动机构和俯仰驱动机构，电控系统、方位驱动机构和俯仰驱动机构安装在身架内，目视图像采集机构固定安装在望远镜系统上，望远镜系统固定安装在身架外侧上部，电控系统与目视图像采集机构、方位驱动机构和俯仰驱动机构数据线连接，方位驱动机构和俯仰驱动机构结构相同，包括蜗杆传动齿轮、电机轴、蜗杆、蜗轮、摩擦片、消隙簧片、蜗轮定位轴和电机传动齿轮，蜗轮的轮毂上加工槽用来安装摩擦片，摩擦片与蜗轮定位轴上部的外圆周接触，通过摩擦片的摩擦力保持蜗轮定位轴和蜗轮之间相对静止，电机轴和蜗杆轴线平行安装，电机轴和蜗杆一侧分别安装蜗杆传动齿轮和电机传动齿轮，蜗杆传动齿轮和电机传动齿轮啮合连接，蜗杆和蜗轮啮合传动，在蜗杆与蜗轮啮合端的端头安装消隙簧片，方位驱动机构的蜗轮定位轴固定安装在基座，蜗杆与身架固连，俯仰驱动机构的蜗轮定位轴固定安装在望远镜系统上，蜗杆与身架固连。

所述的目视图像采集机构包括一组远心镜头和CCD相机，远心镜头和CCD相机安装在与望远镜系统目镜共轭的90°位置。

所述方位驱动机构的蜗轮定位轴(17)的轴线与俯仰驱动机构的蜗轮定位轴的轴线垂直，方位、俯仰的旋转角度由光栅码盘测量。

所述的摩擦片为弧形，数量不少于2片，在蜗轮定位轴的外圆周上均匀对称分布。

所述的摩擦片选用铍青铜、弹簧钢或尼龙制成，厚度为0.5mm，公差为自由公差。

所述的电控系统集成在主控板上，包括电机驱动电路、准直偏差角计算模块和数据传输接口，其中准直偏差角计算模块利用公式计算准直偏差角β＝K×(V₁-V₂)/(V₁+V₂)，其中β为准直偏差角，K为方位常数且K＝K₁×K₂×K₀，K₁和K₂是放大器放大倍数，K₀是角度标定常数，V₁和V₂是望远镜系统的PSD器件输出代表光点位置的两路电流输出信号I₁和I₂经由I/V变换后变成电压信号。

所述的望远镜系统的准直光源发射、接收共用同一光路。

所述的蜗杆在蜗杆传动齿轮的外侧延伸至身架外安装手轮，通过手轮手动调整身架水平和俯仰转动。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明采用方位驱动机构和俯仰驱动机构实现瞄准仪二维(方位、俯仰)运动，采用电控系统和目视图像采集机构实现瞄准仪二维(方位、俯仰)信息识别；

(2)本发明的方位驱动机构和俯仰驱动机构采用摩擦片使涡轮与涡轮定位轴相对静止，在手动和电动微调时，改变了传统涡轮涡杆传动设计理念，使涡杆围绕涡轮定位轴转动，在涡轮定位轴轴系固定情况下，涡杆带动身架(望远镜)转动角度可以精确测量，同时在需要手动大角度调整时，只需搬动身架克服摩擦片的摩擦力即可；