[发明专利]基于俯仰角反转和角度平滑的跟踪转台程序导引过顶方法

说明书

本发明属于二维方位‑俯仰型跟踪转台领域，涉及一种基于俯仰角反转和角度平滑的跟踪转台程序导引过顶方法，不改变转台机械结构，使用方便；与传统程序导引方法预先转向法相比，在相同的方位角速度最大绝对值情况下，本发明所述方法可以有效减小转台的指向最大误差和指向存在误差的时长，缩短方位角速度处于最大的时长。本发明所述方法特别适合于直接过顶程度高的情况，可以与预先转向法搭配使用，为中等跟踪精度要求的转台过顶跟踪提供一种简单有效的途径。

技术领域

本发明属于二维方位-俯仰型跟踪转台领域，涉及一种基于俯仰角反转和角度平滑的跟踪转台程序导引过顶方法。

背景技术

在工程实际中，经常需要利用转台搭载有效载荷完成特定的跟踪任务。转台的基本功能是通过转动两个角度(方位角和俯仰角)，达到一定的指向，使得固连在转台上的有效载荷对特定的目标进行瞄准或跟踪。

由于转台伺服系统方位角速度有限，当目标通过转台天顶附近时会出现过顶死区。方位角速度不能无限制地提高，它受诸多因素的限制，如电机调速范围、载荷体积和重量等。常见的过顶方法有：采用X-Y型转台、方位-俯仰型转台增设第三轴(A、E、C三轴座架)、方位-俯仰型转台安装在倾斜机构上(方位轴倾斜)和方位-俯仰型转台程序导引等。前三种方法都对转台的机械结构提出要求，不便于实现。程序导引过顶方法只需要改变转台的控制软件，因此易于实现。程序引导过顶方法的关键是设计合适的穿越盲区的运动规律。

传统的程序导引过顶方法是预先转向法，当目标要穿过盲区时，在进入盲区之前一段时间开始(在此以前转台保持自跟踪)，转台在程序的引导下加速并以其最快速度冲过盲区，在冲出盲区一段时间后减速恢复自跟踪。这种方法存在的问题是最大指向误差和指向存在误差时长较大，而且转台方位角速度处于最大负荷的时间比较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种跟踪转台程序导引过顶方法，有效减小转台的指向最大误差和指向存在误差的时长。

为达到上述发明目的，本发明基于俯仰角反转和角度平滑的跟踪转台程序导引过顶方法，步骤包括：

S1，指令转动角度确定

根据跟踪任务通过计算给出目标点的位置速度坐标，得到离散形式的转台方位角及其角速度、俯仰角及其角速度数据。

S2，确定方位角速度峰值点

通过五点四次多项式插值得到方位角速度绝对值峰值及对应的时间，对比方位角速度绝对值峰值与转台方位驱动系统能提供的最大角速度，如果前者大于后者，则需要进行程序导引过顶；

S3，俯仰角反转

找到指令俯仰角的最小值对应的时间，对方位角和俯仰角及其角速度数据进行反转处理，得到反转处理后的数据；

S4，角度数据平滑处理

给定方位角速度平滑起始值，得到方位角速度绝对值大于该值的时间区间，并得到这两个时间点上的方位角俯仰角及其角速度；

对两个点的方位角和俯仰角进行两点三次Hermite插值，得到区间内经过平滑处理后的角度和角速度；

S5，平滑起始值的确定

调整方位角速度平滑起始值，使得平滑处理后得到的方位角速度最大绝对值满足约束，并使指向误差时长达到最短。

进一步，所述S1指令转动角度确定的具体步骤如下：

S11，定义平台坐标系，其与转台的安装固连，原点O位于转台旋转中心，Z轴指向方位旋转轴向下，Y轴指向方位角为零时的俯仰旋转轴，X轴与Y轴和Z轴垂直，指向俯仰角为正时的旋转方向；其中定义转台指向天顶方向时俯仰角为零；