CN109031950B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN109031950B
CN109031950B CN201810763321.5A CN201810763321A CN109031950B CN 109031950 B CN109031950 B CN 109031950B CN 201810763321 A CN201810763321 A CN 201810763321A CN 109031950 B CN109031950 B CN 109031950B
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
azimuth
smoothing
pitch
velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810763321.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109031950A (zh
Inventor
白显宗
陈磊
张敬
朱得糠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Original Assignee
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science filed Critical National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority to CN201810763321.5A priority Critical patent/CN109031950B/zh
Publication of CN109031950A publication Critical patent/CN109031950A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109031950B publication Critical patent/CN109031950B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

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。

Description

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
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***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***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；
S12，需要跟踪的目标点P，其位置和速度用平台坐标系内的直角坐标来表示分别为(x,y,z)T和
Figure GDA0001822340920000021
(x,y,z)T和
Figure GDA0001822340920000022
由具体的跟踪任务通过计算给出，以离散形式给出可跟踪弧段内的时间和位置速度坐标
Figure GDA0001822340920000031
转台跟踪设备瞄准点P时需要旋转的方位角α、方位角速度
Figure GDA0001822340920000032
俯仰角β、俯仰角速度
Figure GDA0001822340920000033
点P至转台的斜距ρ及其变化率
Figure GDA0001822340920000034
如下述公式所述
Figure GDA0001822340920000035
Figure GDA0001822340920000036
方位-俯仰型转台***的总角速度ω与方位角速度
Figure GDA0001822340920000037
和俯仰角速度
Figure GDA0001822340920000038
的关系为
Figure GDA0001822340920000039
S13，根据公式
Figure GDA00018223409200000310
和公式
Figure GDA00018223409200000311
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
Figure GDA00018223409200000312
进一步，所述S2确定方位角速度峰值点的具体步骤如下：
找到离散的方位角速度绝对值
Figure GDA00018223409200000313
最大值点对应的时间tmid，以该点为中点，前后各取2个点，得到5个方位角速度数据组
Figure GDA00018223409200000314
对5个点进行五点四次多项式插值，得到插值多项式；如果
Figure GDA00018223409200000315
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极大值及对应的时间；如果
Figure GDA00018223409200000316
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极小值及对应的时间；得到方位角速度绝对值峰值
Figure GDA0001822340920000041
及对应的时间tmax；
对比方位角速度绝对值峰值
Figure GDA0001822340920000042
与转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure GDA0001822340920000043
如果
Figure GDA0001822340920000044
则需要进行程序导引过顶。
进一步，所述S3俯仰角反转的具体步骤如下：
找到指令俯仰角β的最小值βmin对应的时间
Figure GDA0001822340920000045
对方位角和俯仰角及其角速度数据
Figure GDA0001822340920000046
进行如下处理，得到反转处理后的数据
Figure GDA0001822340920000047
Figure GDA0001822340920000048
Figure GDA0001822340920000049
Figure GDA00018223409200000410
Figure GDA00018223409200000411
俯仰角反转之后，转台跟踪设备瞄准点的直角坐标为
Figure GDA00018223409200000412
进一步，所述S4角度数据平滑处理的具体步骤如下：
给定方位角速度平滑起始值
Figure GDA00018223409200000413
得到方位角速度绝对值
Figure GDA00018223409200000414
大于该值的时间区间[tstart,tend]，并得到这两个时间点上的方位角α1、俯仰角β1、方位角速度
Figure GDA00018223409200000415
和俯仰角速度
Figure GDA00018223409200000416
Figure GDA0001822340920000051
Figure GDA0001822340920000052
Figure GDA0001822340920000053
Figure GDA0001822340920000054
利用式上式所述的数据对时间区间[tstart,tend]内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α2、β2和角速度
Figure GDA0001822340920000055
对角度数据进行平滑会引入指向误差，指向角误差ε余弦的表达式为
cosε＝cosβ2cosβ+sinβ2sinβcos(α2-α)；
式中α和β是要求的转台方位角和俯仰角，α2和β2是经过过顶处理后转台的实际方位角和俯仰角，ε是转台的指向误差角。
进一步，所述S5平滑起始值的确定的具体步骤如下：
令不同的方位角速度平滑起始值
Figure GDA0001822340920000056
从0.5deg/s开始、以0.1deg/s的步长逐渐变大，依次得到相应的
Figure GDA0001822340920000057
和terror，直到
Figure GDA0001822340920000058
大于或等于转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure GDA0001822340920000059
取上一时刻的
Figure GDA00018223409200000510
为本方法的参数。
本发明定义转台指向天顶时俯仰角为零，且转台俯仰方向可向两边转动，即俯仰角可正可负。在转台接近过顶死区、方位角速度接近转台承受的极限值时，不是继续转动方位角，而使俯仰角在接近过顶死区时越过天顶向负方向转动，而方位角短时间扭动后基本保持不变，对方位角俯仰角及其角速度进行平滑，并可对平滑参数进行调整。本发明所述方法是程序导引法过顶跟踪方法，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。
附图说明
图1为转台示意图和平台坐标系定义；
图2为确定方位角速度峰值点；
图3为俯仰角反转；
图4为角度数据平滑处理；
图5为平滑处理后指向误差曲线；
图6为平滑起始值变化时四个主要参数取值变化曲线。
具体实施方式
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，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***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。
本发明所述方法是程序导引法过顶跟踪方法，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。
下面通过附图和具体实施例对本发明所述方法做进一步说明：
实施例1
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，步骤包括：
S1，指令转动角度确定
S11，方位-俯仰型跟踪转台示意图如附图1所示。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；定义转台指向天顶方向时俯仰角为零；
S12，需要跟踪的目标点P，其位置和速度用平台坐标系内的直角坐标来表示分别为(x,y,z)T和
Figure GDA0001822340920000071
(x,y,z)T和
Figure GDA0001822340920000072
由具体的跟踪任务通过计算给出，以离散形式给出可跟踪弧段内的时间和位置速度坐标
Figure GDA0001822340920000073
转台跟踪设备瞄准点P时需要旋转的方位角α、方位角速度
Figure GDA0001822340920000074
俯仰角β、俯仰角速度
Figure GDA0001822340920000075
点P至转台的斜距ρ及其变化率
Figure GDA0001822340920000076
如下述公式所述
Figure GDA0001822340920000077
Figure GDA0001822340920000081
方位-俯仰型转台***的总角速度ω与方位角速度
Figure GDA0001822340920000082
和俯仰角速度
Figure GDA0001822340920000083
的关系为
Figure GDA0001822340920000084
S13，根据公式(5)和公式(6)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
Figure GDA0001822340920000085
S2，确定方位角速度峰值点
确定方位角速度峰值点，以判断是否需要进行程序导引过顶跟踪。以离散形式给出的最大方位角速度点不一定是真正的最大值点，如附图2所示。
S21，找到离散的方位角速度绝对值
Figure GDA0001822340920000086
最大值点对应的时间tmid，该点一般在整个可跟踪时段的中点附近。以该点为中点，前后各取2个点，得到5个方位角速度数据组
Figure GDA0001822340920000087
对5个点进行五点四次多项式插值，得到插值多项式；如果
Figure GDA0001822340920000088
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极大值及对应的时间；如果
Figure GDA0001822340920000089
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极小值及对应的时间；总之，可以得到方位角速度绝对值峰值
Figure GDA00018223409200000810
及对应的时间tmax，如附图2所示。、
对比方位角速度绝对值峰值
Figure GDA00018223409200000811
与转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure GDA00018223409200000812
如果
Figure GDA00018223409200000813
则需要进行程序导引过顶。
S3，俯仰角反转
找到指令俯仰角β的最小值βmin对应的时间
Figure GDA00018223409200000814
对方位角和俯仰角及其角速度数据
Figure GDA0001822340920000091
进行如下处理，得到反转处理后的数据
Figure GDA0001822340920000092
Figure GDA0001822340920000093
经过反转处理之后，俯仰角β达到极小值后继续向负方向旋转，相应地方位角不是快速旋转180°而是经过短暂的“扭动”之后近似保持原角度不动，如附图3所示。
俯仰角反转之后，转台跟踪设备瞄准点的直角坐标为
Figure GDA0001822340920000094
由式10可知，经过式9处理的数据得到的转台指向与反转前是一致的，没有引入指向误差。
S4，角度数据平滑处理
经过直接反转之后尽管没有引入转台指向误差，但也没有改变方位角速度和俯仰角速度的大小，在反转时刻附近方位角仍然有很剧烈的变化。为了使得过渡平稳，需要对指令角度和角速度进行平滑处理。
给定方位角速度平滑起始值
Figure GDA0001822340920000095
得到方位角速度绝对值
Figure GDA0001822340920000096
大于该值的时间区间[tstart,tend]，并得到这两个时间点上的方位角α1、俯仰角β1、方位角速度
Figure GDA0001822340920000097
和俯仰角速度
Figure GDA0001822340920000098
Figure GDA0001822340920000101
数据平滑方法采用两点三次Hermite插值。利用式11所给的数据对时间区间[tstart,tend]内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α2、β2和角速度
Figure GDA0001822340920000102
附图4是取
Figure GDA0001822340920000103
时平滑后的结果曲线。经过平滑处理之后，方位角最大速度大大减小，俯仰角速度绝对值略有增加，对俯仰转动机构没有增加额外负担。
对角度数据进行平滑会引入指向误差，指向角误差ε余弦的表达式为
cosε＝cosβ2cosβ+sinβ2sinβcos(α2-α)； (12)
式中α和β是要求的转台方位角和俯仰角，α2和β2是经过过顶处理后转台的实际方位角和俯仰角，ε是转台的指向误差角。
附图5给出取
Figure GDA0001822340920000104
时经过平滑处理后转台指向误差ε的变化曲线。最大指向误差为0.2973deg，指向存在偏差的时长约为2.8s。在中等精度需求下可以满足转台指向精度的要求。
S5，平滑起始值的确定
过顶跟踪的效果主要由四个参数描述，分别是：方位角速度最大绝对值
Figure GDA0001822340920000105
俯仰角速度最大绝对值
Figure GDA0001822340920000106
最大指向误差εmax和指向存在误差的时长terror，这四个参数都是越小越好。不同的方位角速度平滑起始值
Figure GDA0001822340920000107
可以得到不同的结果。
附图6给出平滑起始值
Figure GDA0001822340920000108
从0.5deg/s到5deg/s变化时，四个主要参数
Figure GDA0001822340920000109
εmax和terror的取值变化曲线。随着
Figure GDA00018223409200001010
的增大，进行平滑后
Figure GDA00018223409200001011
显著增大，
Figure GDA00018223409200001012
轻微增大，εmax没有显著变化，terror显著变短。因此，
Figure GDA00018223409200001013
主要影响方位角速度最大绝对值
Figure GDA0001822340920000111
和指向存在误差的时长terror这两个参数，而且对这两个参数的影响效果是相反的。在使用本方法时应根据实际情况进行权衡确定。
具体方法为：令不同的方位角速度平滑起始值
Figure GDA0001822340920000112
从0.5deg/s开始、以0.1deg/s的步长逐渐变大，依次得到相应的
Figure GDA0001822340920000113
和terror，直到
Figure GDA0001822340920000114
大于或等于转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure GDA0001822340920000115
取上一时刻的
Figure GDA0001822340920000116
为本方法的参数。这样在方位角速度最大绝对值满足约束的前提下，可以使得指向存在误差的时长尽可能短，达到最短。
本实施例中定义转台指向天顶时俯仰角为零，且转台俯仰方向可向两边转动，即俯仰角可正可负。在转台接近过顶死区、方位角速度接近转台承受的极限值时，不是继续转动方位角，而使俯仰角在接近过顶死区时越过天顶向负方向转动，而方位角短时间扭动后基本保持不变，对方位角俯仰角及其角速度进行平滑，并可对平滑参数进行调整。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。
本发明中的五点四次多项式插值、两点三次Hermite插值、多项式求极大极小值等内容属本领域技术人员的公知技术，故此未做详细说明。

Claims (5)

1.一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，其特征在于，所述方法的步骤包括：
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和速度坐标，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***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；
所述S2，确定方位角速度峰值点的具体步骤如下：
找到离散的方位角速度绝对值
Figure FDA0003022952740000011
最大值点对应的时间tmid，以该点为中点，前后各取2个点，得到5个方位角速度数据组
Figure FDA0003022952740000012
对5个点进行五点四次多项式插值，得到插值多项式；如果
Figure FDA0003022952740000013
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极大值及对应的时间；如果
Figure FDA0003022952740000014
则求插值多项式在区间[tmid-2,tmid+2]内的极小值及对应的时间；得到方位角速度绝对值峰值
Figure FDA0003022952740000015
及对应的时间tmax；
对比方位角速度绝对值峰值
Figure FDA0003022952740000016
与转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure FDA0003022952740000017
如果
Figure FDA0003022952740000018
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。
2.根据权利要求1所述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，其特征在于，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；
S12，需要跟踪的目标点P，其位置和速度用平台坐标系内的直角坐标来表示分别为(x,y,z)T和
Figure FDA0003022952740000021
(x,y,z)T和
Figure FDA0003022952740000022
由具体的跟踪任务通过计算给出，以离散形式给出可跟踪弧段内的时间和位置速度坐标
Figure FDA0003022952740000023
转台跟踪设备瞄准点P时需要旋转的方位角α、方位角速度
Figure FDA0003022952740000024
俯仰角β、俯仰角速度
Figure FDA0003022952740000025
点P至转台的斜距ρ及其变化率
Figure FDA0003022952740000026
如下述公式所述
Figure FDA0003022952740000027
Figure FDA0003022952740000028
方位-俯仰型转台***的总角速度ω与方位角速度
Figure FDA0003022952740000029
和俯仰角速度
Figure FDA00030229527400000210
的关系为
Figure FDA00030229527400000211
S13，根据公式
Figure FDA0003022952740000031
和公式
Figure FDA0003022952740000032
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
Figure FDA0003022952740000033
3.根据权利要求2所述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，其特征在于，所述S3，俯仰角反转的具体步骤如下：
找到指令俯仰角β的最小值βmin对应的时间
Figure FDA0003022952740000034
对方位角和俯仰角及其角速度数据
Figure FDA0003022952740000035
进行如下处理，得到反转处理后的数据
Figure FDA0003022952740000036
Figure FDA0003022952740000037
Figure FDA0003022952740000038
Figure FDA0003022952740000039
Figure FDA00030229527400000310
俯仰角反转之后，转台跟踪设备瞄准点的直角坐标为
Figure FDA00030229527400000311
4.根据权利要求3所述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，其特征在于，所述S4，角度数据平滑处理的具体步骤如下：
给定方位角速度平滑起始值
Figure FDA0003022952740000041
得到方位角速度绝对值
Figure FDA0003022952740000042
大于该值的时间区间[tstart,tend]，并得到这两个时间点上的方位角α1、俯仰角β1、方位角速度
Figure FDA0003022952740000043
和俯仰角速度
Figure FDA0003022952740000044
Figure FDA0003022952740000045
Figure FDA0003022952740000046
Figure FDA0003022952740000047
Figure FDA0003022952740000048
利用上式的数据对时间区间[tstart,tend]内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α2、β2和角速度
Figure FDA0003022952740000049
对角度数据进行平滑会引入指向角误差ε，指向角误差ε余弦的表达式为
cosε＝cosβ2cosβ+sinβ2sinβcos(α2-α)；
式中α和β是要求的转台方位角和俯仰角，α2和β2是经过过顶处理后转台的实际方位角和俯仰角，ε是指向角误差。
5.根据权利要求4所述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，其特征在于，所述S5，平滑起始值的确定的具体步骤如下：
令不同的方位角速度平滑起始值
Figure FDA00030229527400000410
从0.5deg/s开始、以0.1deg/s的步长逐渐变大，依次得到相应的
Figure FDA00030229527400000411
和terror，直到
Figure FDA00030229527400000412
大于或等于转台方位驱动***能提供的最大角速度
Figure FDA00030229527400000413
取上一时刻的
Figure FDA00030229527400000414
为本方法的参数，其中，terror为指向存在误差的时长。
CN201810763321.5A 2018-07-12 2018-07-12 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 Active CN109031950B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810763321.5A CN109031950B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810763321.5A CN109031950B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109031950A CN109031950A (zh) 2018-12-18
CN109031950B true CN109031950B (zh) 2021-06-29

Family

ID=64642248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810763321.5A Active CN109031950B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109031950B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111142099B (zh) * 2020-01-06 2023-09-29 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 解决球面相控阵天线跟踪过顶盲捕目标的方法
CN113300106B (zh) * 2021-06-08 2022-07-01 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种两轴天线过顶方法
CN114281111B (zh) * 2021-12-22 2023-08-11 天津津航技术物理研究所 一种提升转台调转响应能力控制方法及***

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504303A (en) * 1994-12-12 1996-04-02 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Laser finishing and measurement of diamond surface roughness
CN104111057A (zh) * 2014-07-10 2014-10-22 上海宇航***工程研究所 一种基于三站式光学测试相对角度的解算方法
CN104482940A (zh) * 2014-12-05 2015-04-01 北京兴华机械厂 一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法
CN104638983A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 北京环境特性研究所 一种小型磁悬浮稳定平台
CN104698847A (zh) * 2015-02-10 2015-06-10 浙江工业大学 一种转台伺服***的非奇异终端滑模指定性能控制方法
CN104980236A (zh) * 2015-05-15 2015-10-14 中国科学院遥感与数字地球研究所 低轨卫星Ka频段数据接收***跟踪性能的测试方法
CN205159511U (zh) * 2015-11-21 2016-04-13 重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司 一种两轴过顶天线转台
CN105700348A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 南京理工大学 一种基于扰动上界估计的电动转台位置跟踪控制方法
CN106502277A (zh) * 2016-10-21 2017-03-15 哈尔滨工业大学 基于跟踪技术的三轴气浮台超高精度测量装置及方法
CN108089444A (zh) * 2017-12-18 2018-05-29 哈尔滨工业大学 一种基于修正参考模型的双轴转台同步控制方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504303A (en) * 1994-12-12 1996-04-02 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Laser finishing and measurement of diamond surface roughness
CN104638983A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 北京环境特性研究所 一种小型磁悬浮稳定平台
CN104111057A (zh) * 2014-07-10 2014-10-22 上海宇航***工程研究所 一种基于三站式光学测试相对角度的解算方法
CN104482940A (zh) * 2014-12-05 2015-04-01 北京兴华机械厂 一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法
CN105700348A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 南京理工大学 一种基于扰动上界估计的电动转台位置跟踪控制方法
CN104698847A (zh) * 2015-02-10 2015-06-10 浙江工业大学 一种转台伺服***的非奇异终端滑模指定性能控制方法
CN104980236A (zh) * 2015-05-15 2015-10-14 中国科学院遥感与数字地球研究所 低轨卫星Ka频段数据接收***跟踪性能的测试方法
CN205159511U (zh) * 2015-11-21 2016-04-13 重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司 一种两轴过顶天线转台
CN106502277A (zh) * 2016-10-21 2017-03-15 哈尔滨工业大学 基于跟踪技术的三轴气浮台超高精度测量装置及方法
CN108089444A (zh) * 2017-12-18 2018-05-29 哈尔滨工业大学 一种基于修正参考模型的双轴转台同步控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
X-Y 型正交伺服转台空间坐标转换研究;陈计军等;《大众科技》;20180228;第20卷(第220期);第20-22,28页 *
三轴过顶跟踪中互耦误差分析及补偿技术;解邦福等;《宇航计测技术》;20170831;第37卷(第4期);第20-24页 *
用于三轴转台的卫星跟踪策略;王伟国等;《光学精密工程》;20150331;第23卷(第3期);第871-878页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109031950A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109031950B (zh) 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
WO2017113416A1 (zh) 加工轨迹平滑转接的方法及加工装置
JP4982407B2 (ja) 移動体画像追尾装置及び方法
CN110162073B (zh) 一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法
CN106527351B (zh) 一种过渡曲线长度动态确定的小线段实时插补方法
CN108681243B (zh) 一种机器人轨迹跟踪方法
JP2005178434A5 (zh)
US10029324B2 (en) Wire electric discharge machine having corner shape compensation function
CN109977613B (zh) 一种可预先设定调整时间的自适应滑模末制导律设计方法
CN112486101B (zh) Nurbs曲线自适应前瞻插补方法
CN105786012B (zh) 基于生物激励模型的uuv虚拟速度控制方法
CN104988497B (zh) 面向复杂回转体表面的激光熔覆轨迹规划方法
CN111580453A (zh) 基于plc的提高二维圆弧插补轨迹精度的实现方法
CN111015671A (zh) 一种机器人平面螺旋线打磨轨迹的规划方法
CN104090492B (zh) 基于指数函数的scara机器人ptp轨迹规划
KR101695128B1 (ko) 워크의 내주면 또는 외주면에 대한 절삭방법
CN108723131B (zh) 一种基于偏心轮的金属管件变曲率弯曲方法
JP7178363B2 (ja) 可動機械用フリーステアリングシステム
WO1989001195A1 (en) Numerical controller
CN109992003A (zh) 鲁棒性滚转角速率控制方法及***
CN111590570B (zh) 一种同步交叉耦合机器人轮廓控制方法
JP2007004548A (ja) ロボット制御方法および制御装置
CN106705969B (zh) 无人机光电***手动模式瞄准线轨迹拟合方法
CN111251303A (zh) 一种周期性姿态调整的机器人运动控制方法
CN116339314A (zh) 一种基于自适应滑模的欠驱动无人艇航迹跟踪控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant