基于光纤陀螺积分手段的位置控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学瞄准和位置控制技术领域，尤其涉及一种利用光纤陀螺实现位置 控制的方法。
【背景技术】
[0002] 精确打击是现代武器装备演变和发展的主要特征之一，运动中精确打击则是对战 术武器的基本要求，稳瞄系统是精确打击战术武器系统的重要组织部分。现代战争中，装备 有性能先进的前视红外系统、红外搜索跟踪系统、微光电视设备、激光测距/目标指示系统 合激光自动跟踪系统等光电装置的武器，在侦察、夜战、空袭、空战中都发挥了重要作用。而 稳瞄技术是光电装置不可或缺的关键技术。它将陀螺安装在光电设备上，利用其定轴性和 进动性，通过伺服控制系统，隔离载体给光电装置带来的扰动，为精确瞄准、打击做准备；同 时实现在运动中对运动或静止的地方精确跟踪。
[0003] 对位置的精确控制，是光电稳瞄系统中最基本和最频繁遇到的问题。
[0004] 各类光电稳瞄设备中，大量地应用了位置控制技术，如光学镜头的变焦、连续变倍 系统的补偿精组、倍频晶体的位置控制系统，以及瞄准线的对目标的跟踪、光电吊仓与目标 指示器之间的随动等；前者属于直线位置调转、后者属于旋转位置调转。
[0005] 直线调转通常使用步进电机或连续变倍曲线套筒等措施，如重弹激光指令传输系 统的束宽角控制，就是通过步进电机驱动两组镜片直线运动完成的，而步进电机是由微计 算机控制完成相对位置的；旋转调转通常使用力矩电机结合反馈元件来实现，低精度的位 置调转采用电位计或自整角机反馈，高精度位置调转采用光码盘或解算器反馈。
[0006] 陀螺是敏感角位移和角速度的传感器，用于测量载体的姿态角和角速度。在闭环 控制系统中，常用到速率陀螺作为速度反馈元件。以往的控制中，陀螺只单独输出速度，而 用轴角编码器输出相应的位置信号用以位置反馈，这样的控制方案实现起来比较简单、可 靠。但由于陀螺和轴角编码器都是对转动信号敏感的测量元件，成本较高，这种控制方式在 一定程度上造成了一种浪费。将速率陀螺对时间积分，从物理意义上来说，它可作为位置传 感器。用一个陀螺完成速度与位置量的测量反馈，可以节省旋转变压器等位置反馈元件。但 是对于陀螺的输出信号，要将速度信号转换成角度信号，原理却比较简单，但实际工作中由 于陀螺存在着零漂和零偏，所以真正实现陀螺角度积分的环节比较细致复杂，还需对陀螺 信号进行进一步的处理。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，为光电稳瞄系统提供一种 基于光纤陀螺积分手段的位置控制方法。
[0008] 本发明的技术方案为：
[0009] 所述一种基于光纤陀螺积分手段的位置控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0010] 步骤1 :连续采集光纤陀螺的M个周期的输出数据
[0011] -%Wi+N_n -,ffM
[0012] 选取这M个周期数据内的连续N组陀螺数据I、Wi+1、Wi+2、…、In，并剔出这N 组光纤陀螺数据中的野点值W t;野点判定方法为：判断光纤陀螺相邻两个周期输出数据Wt、 Wt_i的差的绝对值是否大于阈值 〇，若满足，则表示光纤陀螺数据Wt为野点值，应剔除，若不 满足，则表示光纤陀螺数据W t为正常值，应保留；
[0013] 步骤2:根据步骤1剔除野点之后的光纤陀螺的n个输出数据W' i、W' 2?W' n， 计算出光纤陀螺的零偏稳定性Bs:
【主权项】
1. 一种基于光纤陀螺积分手段的位置控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1 :连续采集光纤陀螺的M个周期的输出数据 V W2...、Wh、WpU2、…、Wm' …、Wm 选取这M个周期数据内的连续N组陀螺数据WpWi^Wit2、…、WiI 1，并剔出这N组光纤 陀螺数据中的野点值Wt;野点判定方法为：判断光纤陀螺相邻两个周期输出数据W t、Ww的 差的绝对值是否大于阈值σ，若满足，则表示光纤陀螺数据Wt为野点值，应剔除，若不满足， 则表示光纤陀螺数据W t为正常值，应保留； 步骤2:根据步骤1剔除野点之后的光纤陀螺的η个输出数据W1'、W' 2?Wn'，计算 出光纤陀螺的零偏稳定性Bs:
其中K为光纤陀螺的标定因数，妒f为光纤陀螺的η个输出数据W1'、W' 2?Wn'的平 均值； 步骤3 :对剔除野点后的光纤陀螺数据进行平滑滤波：
其中％为平滑滤波后的光纤陀螺角速率值，S为平滑滤波的窗口宽度，n/S为整数，p 为平滑滤波的窗口个数； 步骤4 :将平滑滤波后的光纤陀螺角速率值Wp进行积分得到伺服稳定平台的转位角度 值： Θ = / wpdt 其中Θ为伺服稳定平台的转位角度值。
【专利摘要】本发明提出一种基于光纤陀螺积分手段的位置控制方法，首先连续采集光纤陀螺的M个周期的输出数据，并从中提出野值，再根据剔除野点之后的光纤陀螺的n个输出数据W1′、W2′…Wn′，计算出光纤陀螺的零偏稳定性Bs，接着对剔除野点后的光纤陀螺数据进行平滑滤波，最后将平滑滤波后的光纤陀螺角速率值wp进行积分得到伺服稳定平台的转位角度值。本发明可广泛地应用与毫弧度级别的位置转动控制系统，如受头盔指示的光电仪器、和受雷达指示的摄像机系统。这类位置调转，只是将目标引入视场，调转精度能达到1mrad就能够胜任，对于在这一类的光电设备，若没有目标指示高精度要求，则可完全采用该项技术，省去用光码盘或解算器反馈电路，节约了设备的成本。
【IPC分类】G05D1-10
【公开号】CN104536462
【申请号】CN201510011488
【发明人】贺峻峰, 朱建军, 许开銮, 张建峰, 易科, 尹剑, 周国良, 马忠孝, 李颖娟, 陈颖, 康臻, 张夏疆, 杨萌, 陈红, 康婷颋, 黄皓
【申请人】西安应用光学研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月9日