CN112197803A

CN112197803A - 船载光电传感器控制方法和装置

Info

Publication number: CN112197803A
Application number: CN202011052567.5A
Authority: CN
Inventors: 唐煜; 冯帆; 仝晓杰; 裴晓羽; 武腾
Original assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Current assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: CN112197803B

Abstract

本发明涉及船载光电传感器控制方法和装置，该方法包括：接收外部的上位机发来的控制指令，其中，控制指令携带有误差角控制信息，误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息；根据误差角控制信息，控制光电传感器动作；接收光电传感器发来的误差角反馈信息；根据误差角控制信息和误差角反馈信息，确定误差角偏差信息；接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息，其中，陀螺仪与光电传感器连接；根据角速度控制信息和角速度反馈信息，确定角速度偏差信息；将误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，以使上位机根据误差角偏差信息和角速度偏差信息确定新的控制指令。本方案能够提高光电传感器测量结果的精准性。

Description

船载光电传感器控制方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及船载光电传感器控制方法和装置。

背景技术

光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件，利用光照射在物体上产生的光电效应现象，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。

目前，将光电传感器安装在船上时，船体往往会随着海浪运动，使得光电传感器中光轴随之移动，从而导致光电传感器的测量结果精准性较差。

因此，针对以上不足，需要提供一种光电传感器控制方案，以提高光电传感器测量结果的精准性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于光电传感器测量结果的精准性较低，针对现有技术中的缺陷，提供一种船载光电传感器控制方法和装置，以提高光电传感器测量结果的精准性。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种船载光电传感器控制方法，包括：

接收外部的上位机发来的控制指令，其中，所述控制指令携带有误差角控制信息，所述误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息；

根据所述误差角控制信息，控制光电传感器动作；

接收所述光电传感器发来的误差角反馈信息；

根据所述误差角控制信息和所述误差角反馈信息，确定误差角偏差信息；

接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息，其中，所述陀螺仪与所述光电传感器连接；

根据所述角速度控制信息和所述角速度反馈信息，确定角速度偏差信息；

将所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息发送给所述上位机，以使所述上位机根据所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息确定新的控制指令。

在一种可能的设计中，在所述接收外部的上位机发来的控制指令之后和在所述根据所述误差角控制信息，控制光电传感器动作之前，进一步包括：

获取所述光电传感器的空间位置值，其中，所述空间位置值用于表征所述光电传感器在惯性空间坐标系中的航向角、俯仰角和横滚角；

根据所述空间位置值和所述误差角控制信息，确定所述光电传感器的误差角给定值。

在一种可能的设计中，所述误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值；

所述根据所述误差角控制信息，控制光电传感器动作，包括：

根据所述误差角给定值，确定分段变参数控制量；

对所述方位误差角给定值进行微分计算，得到第一目标速度值；

根据预设的第一前馈系数和所述第一目标速度值，确定速度前馈控制量；

对所述俯仰误差角给定值进行微分计算，得到第二目标速度值；

根据预设的第二前馈系数和所述第二目标速度值，确定加速度前馈控制量；

将所述分段变参数控制量、所述速度前馈控制量以及所述加速度前馈控制量相加作为速度给定控制量；

根据所述速度给定控制量控制所述光电传感器动作。

在一种可能的设计中，所述将所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息发送给所述上位机，包括：

根据所述角速度反馈信息，确定所述光电传感器的扰动角度信息；

根据所述扰动角度信息，确定所述光电传感器的补偿角度信息；

将所述补偿角度信息和所述误差角偏差信息发送给所述上位机，以使所述上位机根据所述补偿角度信息和所述误差角偏差信息确定新的控制指令。

第二方面，本发明提供了一种船载光电传感器控制装置，包括：第一接收模块、控制模块、第二接收模块、第一确定模块和发送模块；

所述第一接收模块，用于接收外部的上位机发来的控制指令，其中，所述控制指令携带有误差角控制信息，所述误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息；

所述控制模块，用于根据所述第一接收模块接收到的所述误差角控制信息，控制光电传感器动作；

所述第二接收模块，用于接收所述光电传感器发来的误差角反馈信息；

所述第一确定模块，用于根据所述第二接收模块接收的所述误差角控制信息和所述第一接收模块接收的所述误差角反馈信息，确定误差角偏差信息；

所述第二接收模块，还用于接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息，其中，所述陀螺仪与所述光电传感器连接；

所述第一确定模块，还用于根据所述第二接收模块接收的所述角速度控制信息和所述第一接收模块接收的所述角速度反馈信息，确定角速度偏差信息；

所述发送模块，用于将所述第一确定模块确定的所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息发送给所述上位机，以使所述上位机根据所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息确定新的控制指令。

在一种可能的设计中，该船载光电传感器控制装置进一步包括：第一获取模块和第二确定模块；

所述第一获取模块，用于获取所述光电传感器的空间位置值，其中，所述空间位置值用于表征所述光电传感器在惯性空间坐标系中的航向角、俯仰角和横滚角；

所述第二确定模块，用于根据所述第一获取模块接收到的所述空间位置值和所述第一接收模块接收到的所述误差角控制信息，确定所述光电传感器的误差角给定值。

在一种可能的设计中，所述误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值，

所述控制模块，用于执行如下处理：

根据所述误差角给定值，确定分段变参数控制量；

根据所述速度给定控制量控制所述光电传感器动作。

在一种可能的设计中，

所述发送模块，用于执行如下处理：

第三方面，本发明还提供了一种智能设备，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式所提供的船载光电传感器控制方法。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，

所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式所提供的船载光电传感器控制方法。

由以上技术可知，在根据上位机发送的控制指令控制光电传感器动作后，接收来自光电传感器的误差角反馈信息和来自陀螺仪的角速度反馈信息，分别确定误差角偏差信息和角速度偏差信息，并发送给上位机以使上位机生成新的控制指令。由上述可知，陀螺仪部署在在光电传感器上，陀螺仪输出光电感应器的扰动角速度，因此将控制指令以及针对该控制指令生成的误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，以使上位机生成的新的控制指令更准确，实现了对光电传感器的精准控制，从而提高了光电传感器测量结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种船载光电传感器控制方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的一种船载光电传感器控制装置所在设备的示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种船载光电传感器控制装置的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的另一种船载光电传感器控制装置的示意图；

图5是本发明一个实施例提供的另一种船载光电传感器控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种船载光电传感器控制方法，具体可以包括如下步骤：

步骤101：接收外部的上位机发来的控制指令，其中，控制指令携带有误差角控制信息，误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息；

步骤102：根据误差角控制信息，控制光电传感器动作；

步骤103：接收光电传感器发来的误差角反馈信息；

步骤104：根据误差角控制信息和误差角反馈信息，确定误差角偏差信息；

步骤105：接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息，其中，陀螺仪与光电传感器连接；

步骤106：根据角速度控制信息和角速度反馈信息，确定角速度偏差信息；

步骤107：将误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，以使上位机根据误差角偏差信息和角速度偏差信息确定新的控制指令。

在本发明实施例中，本发明提供的船载光电传感器控制方法，在根据上位机发送的控制指令控制光电传感器动作后，接收来自光电传感器的误差角反馈信息和来自陀螺仪的角速度反馈信息，分别确定误差角偏差信息和角速度偏差信息，并发送给上位机以使上位机生成新的控制指令。由上述可知，陀螺仪部署在在光电传感器上，陀螺仪输出光电感应器的扰动角速度，因此将控制指令以及针对该控制指令生成的误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，以使上位机生成的新的控制指令更准确，实现了对光电传感器的精准控制，从而提高了光电传感器测量结果的准确性。

在本发明的一种实施例中，基于图1所示的船载光电传感器控制方法，在步骤101接收外部的上位机发来的控制指令之后和步骤102根据误差角控制信息，控制光电传感器动作之前，具体还可以包括如下步骤：

获取光电传感器的空间位置值，其中，空间位置值用于表征光电传感器在惯性空间坐标系中的航向角、俯仰角和横滚角；

根据空间位置值和误差角控制信息，确定光电传感器的误差角给定值。

在本发明实施例中，根据接收到的来自上位机的控制指令对光电传感器进行控制时，只能采用光电传感器所在坐标系的给定值控制光电传感器动作，也就是说，需要将惯性空间的控制指令转换为光电传感器所在坐标系的给定值，即根据获取到的用于表征光电传感器的空间位置值以及误差角控制信息，确定相应的角误差给定值。

在本发明的一种实施例中，基于图1所示的船载光电传感器控制方法，误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值，步骤102根据误差角控制信息，控制光电传感器动作，看具体可以包括如下步骤：

根据误差角给定值，确定分段变参数控制量；

对方位误差角给定值进行微分计算，得到第一目标速度值；

根据预设的第一前馈系数和第一目标速度值，确定速度前馈控制量；

对俯仰误差角给定值进行微分计算，得到第二目标速度值；

根据预设的第二前馈系数和第二目标速度值，确定加速度前馈控制量；

将分段变参数控制量、速度前馈控制量以及加速度前馈控制量相加作为速度给定控制量；

根据速度给定控制量控制光电传感器动作。

在本发明实施例中，根据误差角给定值，确定分段变参数控制量，并分别根据方位误差角给定值和俯仰误差角给定值，生成速度前馈控制量和加速度前馈控制量，进而确定用于控制光电传感器动作的速度给定控制量。由上述可知，根据每一个误差角给定值，可以生成相对应的速度给定控制量对光电传感器进行控制，从而实现对光电传感器的精准控制。

需要说明的是，在本发明实施例中，接收到来自上位机的控制指令后，采用控制算法进行计算产生用于控制光电传感器动作的控制量，已由控制驱动器产生电机驱动电流，驱动电机运转，同时带动部署在电机上的光电传感器进行动作。

在本发明的一种实施例中，基于图1所示的船载光电传感器控制方法，步骤107将误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，具体可以包括如下步骤：

根据角速度反馈信息，确定光电传感器的扰动角度信息；

根据扰动角度信息，确定光电传感器的补偿角度信息；

将补偿角度信息和误差角偏差信息发送给上位机，以使上位机根据补偿角度信息和误差角偏差信息确定新的控制指令。

在本发明实施例中，外部的陀螺仪部署在光电传感器上，当光电传感器根据控制指令进行动作后，陀螺仪输出光电传感器的角速度反馈信息，根据角速度反馈信息生成扰动角度信息，进而确定光电传感器的补偿角度信息，从而改变光电传感器的光轴随着船体姿态变化而变化的现象，从而实现对光电传感器的精准控制。将补偿角度信息和误差角偏差信息发送给上位机，以使上位机生成新的控制指令，从而可以根据针对控制指令生成的反馈信息生成新的控制指令，因此进一步实现对光电光电传感器的精准控制。

如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种船载光电传感器控制装置。船载光电传感器控制装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的船载光电传感器控制装置所在设备的一种硬件结构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。

如图3所示，本发明实施例提供了一种船载光电传感器控制装置，包括：第一接收模块301、控制模块302、第二接收模块303、第一确定模块304和发送模块305；

第一接收模块301，用于接收外部的上位机发来的控制指令，其中，控制指令携带有误差角控制信息，误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息；

控制模块302，用于根据第一接收模块301接收到的误差角控制信息，控制光电传感器动作；

第二接收模块303，用于接收光电传感器发来的误差角反馈信息；

第一确定模块304，用于根据第二接收模块303接收的误差角控制信息和第一接收模块301接收的误差角反馈信息，确定误差角偏差信息；

第二接收模块303，还用于接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息，其中，陀螺仪与光电传感器连接；

第一确定模块304，还用于根据第二接收模块303接收的角速度控制信息和第一接收模块301接收的角速度反馈信息，确定角速度偏差信息；

发送模块305，用于将第一确定模块304确定的误差角偏差信息和角速度偏差信息发送给上位机，以使上位机根据误差角偏差信息和角速度偏差信息确定新的控制指令。

在本发明的一种实施例中，基于图3所示的船载角反射器控制装置，如图4所示，该船载光电传感器控制装置还可以包括：第一获取模块401和第二确定模块402；

第一获取模块401，用于获取光电传感器的空间位置值，其中，空间位置值用于表征光电传感器在惯性空间坐标系中的航向角、俯仰角和横滚角；

第二确定模块402，用于根据第一获取模块401接收到的空间位置值和第一接收模块接收到的误差角控制信息，确定光电传感器的误差角给定值。

在本发明的一种实施例中，基于图3所示的船载角反射器控制装置，误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值，控制模块302，用于执行如下处理：

根据误差角给定值，确定分段变参数控制量；

对方位误差角给定值进行微分计算，得到第一目标速度值；

对俯仰误差角给定值进行微分计算，得到第二目标速度值；

根据速度给定控制量控制光电传感器动作。

在本发明的一种实施例中，基于图3所示的船载角反射器控制装置，发送模块305，用于执行如下处理：

根据角速度反馈信息，确定光电传感器的扰动角度信息；

根据扰动角度信息，确定光电传感器的补偿角度信息；

需要说明的是，本发明实施例示意的结构并不构成对船载角反射器控制装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，该船载角反射器控制装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述船载角反射器控制装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明实施例提供的船载角反射器控制方法进行详细说明，如图5所示，该方法可以包括如下步骤：

步骤501：接收外部的上位机发来的控制指令。

在本步骤中，上位机根据接收到的图像生成误差角信息，并将根据误差角信息生成相应的控制指令，控制指令中携带有误差角控制信息，误差角控制信息包括角度控制信息和角速度控制信息。

步骤502：获取光电传感器的空间位置值。

在本步骤中，空间位置值用于表征光电传感器在惯性空间坐标系中的航向角、俯仰角和横滚角。

步骤503：确定光电传感器的误差角给定值。

在本步骤中，根据空间位置值和误差角控制信息，确定用于控制光电传感器的误差角给定值。

步骤504：确定分段变参数控制量。

在本步骤中，将误差角给定值带入预设的分段变参数控制算法中，确定分段变参数控制量。

步骤505：对方位误差角给定值进行微分计算，得到第一目标速度值。

在本步骤中，误差角给定值中包括有方位误差角给定值，对方位误差角给定值进行微分计算，得到第一目标速度值。

步骤506：确定速度前馈控制量。

在本步骤中，将预设的第一前馈系数和第一目标速度值相乘，确定速度前馈控制量。

步骤507：对俯仰误差角给定值进行微分计算，得到第二目标速度值。

在本步骤中，误差角给定值中包括有俯仰误差角给定值，将俯仰误差角给定值进行微分计算，得到第二目标速度值。

步骤508：确定加速度前馈控制量。

在本步骤中，将预设的第二前馈系数和第二目标速度值相乘，确定加速度前馈控制量。

步骤509：确定速度给定控制量。

在本步骤中，将分段变参数控制量、速度前馈控制量以及加速度前馈控制量相加作为速度给定控制量，并根据所确定的速度给定控制量控制光电传感器动作。

步骤510：接收光电传感器发来的误差角反馈信息。

在本步骤中，在光电传感器根据该速度给定控制量进行动作后，接收来自光电传感器的误差角反馈信息。

步骤511：确定误差角偏差信息。

在本步骤中，根据误差角控制信息和误差角反馈信息，确定误差角偏差信息。

步骤512：接收外部的陀螺仪发来的角速度反馈信息。

在本步骤中，陀螺仪与光电传感器连接，陀螺仪用于输出光电传感器的扰动角速度。

步骤513：确定角速度偏差信息。

在本步骤中，根据角速度控制信息和角速度反馈信息，确定角速度偏差信息。

步骤514：确定光电传感器的扰动角度信息。

在本步骤中，根据角速度反馈信息，确定光电传感器的扰动角度信息。

步骤515：确定光电传感器的补偿角度信息。

在本步骤中，根据扰动角度信息，确定光电传感器的补偿角度信息

步骤516：将补偿角度信息和误差角偏差信息发送给上位机。

在本步骤中，将补偿角度信息和误差角偏差信息发送给上位机，以使上位机根据补偿角度信息和误差角偏差信息确定新的控制指令。

本发明实施例还提供了智能设备，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述任一实施例中所述的船载角反射器控制方法。

本发明实施例还提供了计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述任一实施例中所述的船载角反射器控制方法。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.船载光电传感器控制方法，其特征在于，包括：

根据所述误差角控制信息，控制光电传感器动作；

接收所述光电传感器发来的误差角反馈信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收外部的上位机发来的控制指令之后和在所述根据所述误差角控制信息，控制光电传感器动作之前，进一步包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值；

根据所述误差角给定值，确定分段变参数控制量；

根据所述速度给定控制量控制所述光电传感器动作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述将所述误差角偏差信息和所述角速度偏差信息发送给所述上位机，包括：

5.船载光电传感器控制装置，其特征在于，包括：第一接收模块、控制模块、第二接收模块、第一确定模块和发送模块；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，进一步包括：第一获取模块和第二确定模块；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述误差角给定值包括方位误差角给定值和俯仰误差角给定值，所述控制模块，用于执行如下处理：

根据所述误差角给定值，确定分段变参数控制量；

根据所述速度给定控制量控制所述光电传感器动作。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述发送模块，用于执行如下处理：

9.智能设备，其特征在于，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至4中任一所述的船载光电传感器控制方法。

10.计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1至4中任一所述的船载光电传感器控制方法。