[发明专利]适用于光电跟踪系统的精跟踪控制算法验证系统及方法

说明书

适用于光电跟踪设备的精跟踪算法验证系统及验证方法涉及一种精跟踪控制算法的验证系统及方法，该系统包括：半导体激光器、发射光纤、离轴长焦平行光管、扰动模拟器、扰动模拟器驱动器、扰动控制电路板、精跟踪执行机构、精跟踪驱动器、精跟踪控制电路板、主控计算机、同轴望远镜系统、CMOS图像传感器和光斑图像显示器。扰动控制电路板扰动，精跟踪控制电路板依待验证控制算法进行跟踪，分别记录光斑位置信息，并计算未跟踪脱靶量K与跟踪后脱靶量V，计算隔离度评价该算法的有效性，本发明应用于需要使用精跟踪系统的光电设备，使用者可在不具备实际设备调试条件下，进行精跟踪跟踪控制算法实物验证，且系统简单，使用性高。

技术领域

本发明涉及一种精跟踪控制算法的验证系统及方法，具体涉及一种适用于光电跟踪设备的精跟踪算法验证系统及验证方法。

背景技术

许多光电系统，如激光通信、激光测距、深空观测和激光对抗等都对系统跟踪目标的精度有着极高的要求，一些系统需要达到角秒级跟踪精度才能正常工作。然而在实际使用环境中，由于工作距离远、大气湍流的影响、平台振动以及系统自身谐振特性低等原因使得角秒级目标跟踪技术较难实现，尤其是对于一些高频抖动的小目标来说。

一般的单轴光电系统，由于跟踪架惯量大、结构谐振频率低，不能满足系统对高频抖动目标精确跟踪的需求，因此引入复合轴系统，即采用具有高谐振频率和控制带宽的二级跟踪轴系作为精跟踪系统，采用传统跟踪架轴系作为一级粗跟踪系统。这样系统由粗、精跟踪轴系组成复合轴控制系统，可实现对目标角秒级的跟踪。

对于不同的复合轴光电系统，其使用目的、应用场合也不尽相同，因此需要针对其跟踪目标特性的不同的使用不同的跟踪控制算法及策略。很多时候，伺服控制人员需要在系统联调前对其控制模型及算法的有效性进行必要的验证，以减少系统联调时间，提高设备调试效率。在不具备实物验证的情况下，一般常采用计算机仿真的方法来验证其控制算法的有效性，然而这种仿真验证的方法与实际光路验证的等效程度还不是很高，一些参数，如器件固有特性、环境扰动等因素仿真验证方法不能很好的体现，因此有必要提出一种适用于复合轴光电跟踪系统的精跟踪控制算法验证平台，为精跟踪控制算法提供一种合理、有效、便捷的验证方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明针对需要使用精跟踪系统的光电设备，提供一种正确有效的方法验证其精跟踪控制系统算法的有效性，使伺服调试人员在不具备实际设备调试条件的情况下，可对精跟踪控制算法进行实物验证。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

适用于光电跟踪系统的精跟踪控制算法验证系统，该系统包括：半导体激光器、发射光纤、离轴长焦平行光管、扰动模拟器、扰动模拟器驱动器、扰动控制电路板、精跟踪执行机构、精跟踪驱动器、精跟踪控制电路板、主控计算机、同轴望远镜系统、CMOS图像传感器和光斑图像显示器；

半导体激光器发出的光束经发射光纤发射，经离轴长焦平行光管整形扩束输出，经扰动模拟器和精跟踪执行机构反射后进入同轴望远镜系统，经同轴望远镜系统聚焦后成像在CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器所采集到的成像信息经精跟踪控制电路板传输至主控计算机与光斑图像显示器，主控计算机对成像信息记录与设置，光斑图像显示器实时显示成像信息；主控计算机选择扰动模式，通过扰动控制电路板生成扰动数据，经扰动模拟器驱动器生成扰动信号，扰动模拟器根据扰动信号对光束扰动，主控计算机将用户编写的待验证控制算法导入精跟踪控制电路板，经精跟踪驱动器驱动精跟踪执行机构对光束跟踪。

适用于光电跟踪系统的精跟踪控制算法验证系统的验证方法，所述验证方法包括如下步骤：

步骤一：打开半导体激光器，发射光纤调节至离轴长焦平行光管的焦点处，调试扰动模拟器和精跟踪执行机构至保持零位，依次调节扰动模拟器、精跟踪执行机构、入望远镜系统和CMOS图像传感器，使光束在CMOS图像传感器上成像，主控计算机记录成像光斑的位置信息，并设置为零位；