車載慣導平臺設計-資料下載頁
2025-02-04 04:55本頁面
【導讀】仰、側傾和橫擺運動，。這些角運動的大小與車輛行駛速度和路面不平度具有密。由于車輛行駛路況的種類很多，而且車速變化范圍也很大，若將環(huán)境識。變化而實時改變。只有在傳感器做出正確的標定之后，才能獲取正確的車輛行駛。3制定車載慣導平臺材料的選擇和確定尺寸........錯誤!
【正文】 動通過摩擦耦合與幾何耦合產生的力矩擾動 , 它的頻帶較寬 , 是引起跟蹤誤差的主要因素。為了抑制粗、精跟蹤回 路中的高頻力矩干擾 ,常規(guī)的設計思想是 , 用精跟蹤回路對粗跟蹤回路的跟蹤誤差進行前饋補償 ,通過提高精跟蹤回路的帶寬 , 實現對寬帶干擾的主動抑制。由于精跟蹤回路的帶寬受到慣性反饋元件的帶寬限制無法提得很高 , 所以慣性元件帶寬以外的干擾無法抑制。質量恢復控制的設計思想與常規(guī)相反 : 首先斷開精跟蹤回路的參考輸入 , 使圖 中的 K =0,同時通過設計反射鏡光路使 λ = 1 ,此時精跟蹤回路僅僅起隨動粗跟蹤回路的作用 , 通過盡量降低精跟蹤 9 回路的帶寬 , 可以有效的濾除粗跟蹤回路輸出信號中由于擾動產生的高頻噪聲 ,這種類 似低通濾波的干擾抑制方法不受慣性反饋元件的帶寬限制 , 能獲得很高的穩(wěn)定精度。使用此方法的前提是跟蹤指令具有低頻特性 (5～ 3 Hz) , 適用于跟蹤指令頻帶較窄而干擾嚴重的機載跟瞄平臺。德州儀器公司生產的圖像穩(wěn)定平臺和西安應用光學研究所設計的光電跟瞄系統(tǒng)原理樣機都采用了這種設計思想。 圖 質量恢復的控制原理圖 捷聯(lián)式與平臺式慣導系統(tǒng)初始對準的區(qū)別 在平臺式慣導系統(tǒng)中，平臺的誤差方程是研究初始對準的基礎。平臺誤差方 程描述了平臺系相對地理坐標系的誤差變化率與系統(tǒng)誤差源之間的關系。平臺式 慣導系統(tǒng)是利用加速度計輸出信息作為對準修正信息。對準的本質是將重力加速 度的方向作為水平對準的基準，其對準精度主要取決于兩個加速度計的精度。作 為方向對準的羅經準則是利用了羅經效應，其本質則是將地球角速率向量的方向 （北向分量）作為方位對準的基準，其對準 精度主要取決于東向陀螺漂移。捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的初始對準的基礎是數學平臺的誤差方程。對準的修正信息，除了加速度計的輸出信息外，還利用了陀螺儀的輸出信息。其水平對準精度同樣取決于加速度計的測量精度；方位對準精度取決于等效東向陀螺漂移。因此，為了提高捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的初始對準精度，有必要建立慣性器件的誤差方程， 10 并對其誤差補償，為提高初始對準精度提供必要的條件。平臺式慣導系統(tǒng)的初始對準是由慣性器件輸出的信息，經計算機中的對準程序處理產生控制信號，施矩于陀螺儀，從而迫使平臺在陀螺的控制下自動趨向于地理系。而捷聯(lián)式慣導系統(tǒng) 的初始對準，則是由慣性敏感元件的輸出信息，經過計算機的實時運算（按對準程序），不斷的將數學平臺變換到能精確的描述理想載體系到地理系（導航系）的方向余弦矩陣。這兩種慣導系統(tǒng)初始對準的主要區(qū)別在于慣性器件安裝的環(huán)境不同，捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的初始對準精度受載體的干擾運動的影響比較嚴重，因此，濾波技術的應用比平臺式慣導系統(tǒng)顯得重要。 車載慣導平臺的概述 攝像穩(wěn)定平臺的結構通常由方位轉臺、雙軸穩(wěn)定框架及俯仰叉架組成。它安裝在汽車的頂部。由于汽車頂部的攝像機受道路路況的干擾而產生縱、橫搖及上下坡，側傾運動 ,使方 位水平基準不斷地發(fā)生變化 ,攝像機受道路的影響而不穩(wěn)定 ,常使被攝像目標丟失 ,所以攝像機必須架設在穩(wěn)定平臺上 ,通過穩(wěn)定平臺的縱搖和橫搖驅動系統(tǒng)補償汽車的搖擺運動 ,使攝像機保持水平狀態(tài) ,另外通過方位及俯仰的人為控制實現對被攝目標的捕捉。 穩(wěn)定平臺的種類 穩(wěn)定平臺有多種結構型式 :按轉軸的數目可以分為一軸、二軸、三軸、四軸。一般來講搜索、引導雷達在垂直方向上波瓣較寬或者垂直方向是電掃描的 ,只要求天線在方位上轉動 ,就能覆蓋預定的空間 。衛(wèi)星通信地球站和射電望遠鏡 ,通常采用圓拋物面天線 ,波束窄 ,必須使天線在方位 和俯仰上同時轉動才能掃掠整個空域 。雷達為了補償汽車縱、橫搖擺影響 ,常采用三軸或四軸的天線座見圖。 11 圖 天線座結構圖 縱橫搖框架、攝像機俯仰叉架組成見圖 。 圖 攝像穩(wěn)定平臺結構圖 基座安裝于汽車頂部 ,橫搖軸與艦首尾線平行。 圖 ,基座安裝于汽車上 。縱、橫搖 框架架設在方位旋轉叉架上 ?？v、橫搖框架由 X和 Y軸的兩個搖擺環(huán)組成一個平面 ,這兩個搖擺環(huán)均為高精度隨動系統(tǒng) ,能快速準確地消除汽車搖擺 ,使攝像機始終保持水平。攝像機安裝在俯仰叉架上并懸掛于縱 /橫搖框架下 ,通過方位及俯仰驅動 ,實現對目標的跟蹤攝像。 攝像穩(wěn)定平臺的結構特點 因攝像機的尺寸較大 ,迎風面積大 ,重量重 ,如按傳統(tǒng)的設計思想 ,將方位俯 12 仰軸置于 X軸 Y軸搖擺環(huán)之上 ,會帶來穩(wěn)定平臺輸出功率大、重心高、附加配重等現象 ,使得整個穩(wěn)定平臺的重量無法滿足總體指標的要求 。同時 ,由于攝像機受其他負荷的擾動 較大 ,攝像穩(wěn)定精度較低。因此我們選擇了攝像機下置方式。具體特點如下 : (1) 不需造價昂貴的方位水平儀提供穩(wěn)定的基準信號 ,而是自帶陀螺儀置于穩(wěn)定平臺的平面內 ,這對無方位水平儀的中小汽車極為合適。 (2) 由于采用重力平臺 ,當汽車震動時 ,平臺本身有自回零的能力 ,因此縱、橫搖驅動電機只是克服其重力慣性。由此需要的電機驅動功率將減小 ,這樣縱、橫搖有可能采用直接驅動 ,從而可消除齒隙誤差 ,保證穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定精度。 (3) 由于提供汽車信號的陀螺儀置于平臺內 ,從結構上構成了位置閉環(huán) ,不需旋轉變壓器對接來構成 位置閉環(huán)。這樣消除了對接誤差 ,提高了穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定精度。 (4) 重力平臺對安裝平面沒有嚴格的要求 ,不象間接平臺的安裝平面一定要與方位水平儀安裝平面保持水平且要平行于頂部線 ,否則將造成很大的安裝誤差。這樣不但提高精度 ,而且給現場安裝帶來很大的方便。 (5) 由于傳動回差小 ,使其工作過程極為平衡 ,確保了攝像過程無抖動 ,確保圖像質量良好。
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