CN112611260A - 基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法 - Google Patents

基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，能够避免出现边界区域的遗漏，实现准确的全自动扫描。本发明将光电瞄具自身的速度传感器的值作为闭环的反馈，将武器站自身伺服系统的位置传感器采集的位置值取代光电瞄具自身的位置传感器的值作为光电瞄具的位置反馈量，确保光电瞄具在武器站到达每个需要覆盖的角度时，光电瞄具才进行换向，从而使武器站扫描区域无盲点，保证了在光电瞄具的指引下，每一次都能使武器站全方位的扫描到位，克服了跟随上的延迟，确保光电瞄具的指引作用精确可靠。本发明能应用于各种武器站，适用范围广；过预设扫描范围和速度，不用人为实时干涉，可实现武器站的全自动化。

Description

基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法。
背景技术
武器站通常由枪炮、伺服装置和光电瞄具组成。其中枪炮由其自己的伺服装置带动，作为发射前端，而光电瞄具则作为枪炮的眼睛，为射手提供目标的图像、角度、运动等信息，二者相互配合，能够达到较高的射击精度。传统的武器站大多依靠人工完成目标搜索、瞄准及射击，随着现代技术发展，传统的武器站已经无法满足需要。为保证在相对安全的情况下可以精确的发现目标并射击，全自动武器站、无人武器站必将代替传统武器站，成为当代的主流发展趋势。武器站的运动要靠光电瞄具的指引，所以武器站的全自动化、无人化很大成都上取决于光电瞄具的全自动化。
现有的对于跟随光电瞄具运动的武器站，比如无人车上的武器站，光电瞄具安装在武器站上，光电瞄具的安装平台则为武器站，因此光电瞄具的安装平台是运动的。对于运动中的安装平台，要实现无人化控制，其上安装的光电瞄具必须是工作在全自动扫描模式下，即在设定的角度范围内以给定的速度进行全自动的扫描。图6为现有技术光电瞄具采用自身的位置传感器作为位置反馈的程序流程图。假设当前扫描范围为10°～60°，速度设定为20°/s，光电瞄具则以20°/s(光电瞄具自身的速度传感器作为反馈)的速度在10°～60°(光电瞄具自身的位置传感器作为反馈)区间进行往复运动。此时，武器站设置成跟随模式，即以光电瞄具的运动方向和运动速度为指导，依靠武器站自身的速度传感器通过自身的伺服装置进行闭环。而光电瞄具的传感器采回的位置值和速度值是其自身相对大地的数值，可见，现有的光电瞄具安装平台即武器站与光电瞄具各自传感器的伺服系统是彼此独立的，但是由于武器站质量较大，惯性大，加减速需要的时间长，武器站跟随光电瞄具提供的信息在运动时，武器站的运动与光电瞄具的指示会有偏差，光电瞄具安装平台即武器站与光电瞄具无法精准的配合，武器站会出现运行的延迟，延迟会出现如下情况：
例如光电瞄具到达了边界10°，立即反方向扫描并发出反向信息到武器站，而此时武器站仅运动至9°，即收到光电瞄具的反向信息，开始向反方向运动，造成边界区域的丢失，如边界区域有射击目标，则不能做有效射击，故现有的基于动平台的光电瞄具不能进行准确的全自动扫描，会出现边界区域的遗漏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，能够避免出现边界区域的遗漏，实现准确的全自动扫描。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
本发明的一种基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，光电瞄具安装在武器站上，对武器站进行指引，包括如下步骤：
接收全自动扫描的指令，开始全自动模式；
解算扫描边界和速度主令，解析出全自动扫描边界；
实时获取武器站的位置值，将武器站的位置值作为光电瞄具的位置反馈量，光电瞄具利用武器站的位置值进行是否到达全自动扫描边界的判断，到达全自动扫描边界则进行换向，否则继续沿当前方向运动。
其中，光电瞄具自身位置传感器的值作为非作战时或监控敌情时的位置反馈信息。
其中，解算扫描边界和速度主令的具体方式为：扫描范围为N，扫描中心为M，则根据以下公式解算出全自动扫描边界：
Anglestart＝360+(M-N/2)
Angleend＝M+N/2
其中，Anglestart为扫描的起始位置，Angleend为扫描的终止位置；
速度主令与光电瞄具的速度传感器实时比较，形成速度闭环控制。
其中，将武器站的位置值作为光电瞄具的位置反馈量的具体方式为：
武器站将其自身伺服系统的位置传感器的模拟量转换成角度值后通过串口发送给光电瞄具。
其中，武器站当前的位置值θ单位为°/s，范围为0°～360°，武器战首次运动方向的确定方法为：
判断武器站当前的位置值θ是否位于扫描范围内；
如果位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动，到达后再换向；否则先走向距离较近的边界，到达后再换向；
如果不位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动后继续向终止位置运动；否则先向较近的那个点运动后继续向另外一个点运动。
其中，光电瞄具利用武器站的位置值进行是否到达全自动扫描边界的判断方式为：
武器站的位置值θ距离边界是否在设定阈值内，若是则到达全自动扫描边界，否则未到达。
有益效果：
本发明将光电瞄具自身的速度传感器的值作为闭环的反馈，将武器站自身伺服系统的位置传感器采集的位置值取代光电瞄具自身的位置传感器的值作为光电瞄具的位置反馈量，确保光电瞄具在武器站到达每个需要覆盖的角度时，光电瞄具才进行换向，从而使武器站扫描区域无盲点，保证了在光电瞄具的指引下，每一次都能使武器站全方位的扫描到位，克服了跟随上的延迟，确保光电瞄具的指引作用精确可靠。
本发明能应用于各种武器站，适用范围广；过预设扫描范围和速度，不用人为实时干涉，可实现武器站的全自动化。
附图说明
图1为本发明全自动扫描的流程图。
图2为本发明武器站跟随光电瞄具进行全自动扫描的工作原理图。
图3为本发明将武器站的位置传感器的值作为光电瞄具的位置反馈的原理图。
图4为本发明首次运动方向的确定示意图。
图5为本发明武器站的程序流程图。
图6为本发明光电瞄具采用自身的位置传感器作为位置反馈的程序流程图。
图7为本发明光电瞄具采用武器站的位置传感器作为位置反馈的程序流程图。
图8为本发明光电瞄具位置控制算法流程图。
图9为本发明光电瞄具速度控制算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明针对运动的平台，光电瞄具通过采集平台的位置值作为自身的位置反馈，从而保证武器站能够在光电瞄具的指引下，精准的扫描每一个位置。图7为本发明光电瞄具采用武器站的位置传感器作为位置反馈的程序流程图。
具体的方法实现包括接收全自动扫描的指令、解算扫描边界和速度主令、实时获取武器站的位置值、首次运动方向的确定(边界值与当前位置值首次比较)、到达边界点的处理。本发明全自动扫描的流程图如图1所示，本发明武器站跟随光电瞄具进行全自动扫描的工作原理图如图2所示，具体实施步骤为：
接收全自动扫描的指令：当进行无人化操作时，需提前通过手动搜索对要进行扫描的区域范围进行设定，然后发送全自动扫描指令，人员可撤出。
解算扫描边界和速度主令：比如给定扫描范围为50°，扫描中心为10°，则根据以下公式解算出全自动扫描边界即扫描的起始位置和终止位置：
Anglestart＝360+(10-50/2)＝345
Angleend＝10+50/2＝35
其中，Anglestart为扫描的起始位置，Angleend为扫描的终止位置。
速度主令与光电瞄具的速度传感器实时比较，形成速度闭环控制。
实时获取武器站的位置值：武器站将其自身伺服系统的位置传感器的模拟量转换成角度值后通过串口发送给光电瞄具，单位为°/s，范围为0°～360°。光电瞄具将此位置值作为光电瞄具扫描的实时位置值，而光电瞄具自身传感器作为非作战时或监控敌情时的位置反馈信息进行保留。本发明将武器站的位置传感器的值作为光电瞄具的位置反馈的原理图如图3所示。图8为本发明光电瞄具位置控制算法流程图。图9为本发明光电瞄具速度控制算法流程图。
首次运动方向的确定：判断武器站当前的位置值θ是否位于扫描范围内；
如果位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动，到达后再换向；否则先走向距离较近的边界，到达后再换向；
如果不位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动后继续向终止位置运动；否则先向较近的那个点运动后继续向另外一个点运动。本发明首次运动方向的确定示意图如图4所示。
到达边界点的处理：武器站跟随光电瞄具进行运动，图5为本发明武器站的程序流程图。当光电瞄具采集的武器站的位置值θ距离边界在一定阈值内(比如阈值为0.005)，则进行换向，否则继续沿当前方向运动。即满足以下条件时换向：
|Anglestart-θ|≤0.005或者|Angleend-θ|≤0.005。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，光电瞄具安装在武器站上，对武器站进行指引，其特征在于，包括如下步骤：
接收全自动扫描的指令，开始全自动模式；
解算扫描边界和速度主令，解析出全自动扫描边界；
实时获取武器站的位置值，将武器站的位置值作为光电瞄具的位置反馈量，光电瞄具利用武器站的位置值进行是否到达全自动扫描边界的判断，到达全自动扫描边界则进行换向，否则继续沿当前方向运动。
2.如权利要求1所述的基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，其特征在于，光电瞄具自身位置传感器的值作为非作战时或监控敌情时的位置反馈信息。
3.如权利要求1所述的基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，其特征在于，解算扫描边界和速度主令的具体方式为：扫描范围为N，扫描中心为M，则根据以下公式解算出全自动扫描边界：
Anglestart＝360+(M-N/2)
Angleend＝M+N/2
其中，Anglestart为扫描的起始位置，Angleend为扫描的终止位置；
速度主令与光电瞄具的速度传感器实时比较，形成速度闭环控制。
4.如权利要求1所述的基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，其特征在于，将武器站的位置值作为光电瞄具的位置反馈量的具体方式为：
武器站将其自身伺服系统的位置传感器的模拟量转换成角度值后通过串口发送给光电瞄具。
5.如权利要求1所述的基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，其特征在于，武器站当前的位置值θ单位为°/s，范围为0°～360°，武器战首次运动方向的确定方法为：
判断武器站当前的位置值θ是否位于扫描范围内；
如果位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动，到达后再换向；否则先走向距离较近的边界，到达后再换向；
如果不位于扫描范围内，判断距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的远近；如果距离扫描的起始位置和扫描的终止位置的距离相等，则先向扫描的起始位置运动后继续向终止位置运动；否则先向较近的那个点运动后继续向另外一个点运动。
6.如权利要求1所述的基于动平台的光电瞄具全自动运动控制方法，其特征在于，光电瞄具利用武器站的位置值进行是否到达全自动扫描边界的判断方式为：
武器站的位置值θ距离边界是否在设定阈值内，若是则到达全自动扫描边界，否则未到达。
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