[发明专利]复合稳定平台功能的宽视场成像结构及其控制方法

摘要

本发明公开了一种复合稳定平台功能的宽视场成像结构及其控制方法，宽视场成像结构包括基座；横滚环架；俯仰环架；横滚轴电机；俯仰轴电机；45°补偿镜；成像仪器。本发明将稳定平台复合在宽视场成像结构上，采用控制领域经典的PID三环控制算法，既实现翼展方向的宽视场摆扫成像和飞行方向的前向像移补偿，又为成像仪器配置稳定平台，有效解决了使用通用稳定平台带来的诸如仪器重量以及设计尺寸方面的限制问题。

主权项

一种基于复合稳定平台功能的宽视场成像结构的控制方法，所述的复合稳定平台功能的宽视场成像结构包括基座(1)，横滚环架(2)，俯仰环架(3)，俯仰轴电机(4)，45°补偿镜(5)，横滚轴电机(6)以及成像仪器(7)；基座(1)固定在运动载体上，横滚轴电机(6)安装在横滚轴上，横滚环架(2)通过横滚轴与基座(1)连接，俯仰轴电机(4)安装在俯仰轴上，45°补偿镜(5)固定在俯仰轴电机(4)上，俯仰环架(3)通过俯仰轴与横滚环架(2)连接，成像仪器(7)固定在横滚环架(2)上，构成复合稳定平台功能的宽视场成像结构；其特征在于所述的控制方法如下：利用控制领域经典的PID三环控制算法，驱动俯仰轴电机(4)带动45°补偿镜(5)实现俯仰轴的复合控制，驱动横滚轴电机(6)带动横滚环架(2)实现横滚轴复合控制，具体步骤如下：1)将翼展方向宽视场成像控制要求转换成横滚轴电机位置环控制指令，控制横滚轴电机(6)带动横滚环架(2)在运动载体翼展方向周期性往返摆扫实现宽视场成像；2)将飞行方向前向像移补偿控制要求转换成俯仰轴电机位置环控制指令，控制俯仰轴电机(4)带动45°补偿镜(5)绕俯仰轴作景物跟踪运动，保证45°补偿镜(5)补偿运动过程中成像仪器的视场正好对应摆扫过程的往或返，实现飞行方向的前向像移补偿；3)利用惯性传感器获取运动载体横滚方向的姿态变化，将横滚姿态信息作为横滚轴电机位置环控制指令，驱动横滚轴电机(6)带动横滚环架(2)反向运动补偿，实现运动载体横滚方向的姿态稳定；4)将横滚轴翼展方向摆扫控制指令与运动载体横滚方向姿态稳定控制指令复合，驱动横滚轴电机(6)带动横滚环架(2)实现横滚轴的复合控制；5)利用惯性传感器获取运动载体俯仰方向的姿态变化，将1/2俯仰姿态信息作为俯仰轴电机位置环控制指令，驱动俯仰轴电机(5)带动45°补偿镜(6)反向运动补偿，实现运动载体俯仰方向的姿态稳定；6)将俯仰轴飞行方向前向像移补偿控制指令与运动载体俯仰方向姿态稳定控制指令复合，驱动俯仰轴电机(5)带动45°补偿镜(6)实现俯仰轴的复合控制。