一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置及方法与流程

本发明涉及无人艇的环境感知领域，尤其是涉及一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置及方法。

背景技术：

1、光电设备具有对目标的搜索、识别和跟踪能力。随着技术的发展，尤其是人工智能在图像识别上的发展，再加之配备激光测距仪功能，光电设备在无人艇上的应用越来越广泛，甚至在一些应用场合其搜索功能可以取代导航雷达的作用。

2、传统光电设备是通过在方位轴和俯仰轴增加陀螺仪解决视轴稳定问题，但由于无人艇使用环境受水面波动、风向、风力等环境因素影响，并且无人艇一般船体较小，其在姿态晃动较大(尤其横滚角变化较大)，很容造成光电设备在搜索目标过程中视轴忽上忽下偏离水平面的目标区域，严重时甚至导致光轴指向空中，在此条件下光电设备无法正常工作。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的无人船船体受到水面波动、风向等环境因素影响，光电设备在搜索目标过程中无法正常工作的缺陷，提供一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置及方法。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置及方法，包括无人艇船体，其特征在于，所述无人艇船体上刚性连接有光电设备和组合导航设备，且光电设备和组合导航设备刚性连接。

3、本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置进行的稳定方法，包括以下步骤：

4、s1、无人艇船体受到水面波动、风向、转弯等环境或运动因素影响，船体姿态出现相应波动，组合导航设备实时测量无人艇船体姿态变化，将船体方位角、横滚角、俯仰角变化量实时发送给光电设备；

5、s2、光电设备稳定控制计算机实时接收船体姿态角度，并对接收到的船体姿态角进行坐标转换，生成方位轴扰动角度和俯仰轴扰动角度；

6、s3、光电设备方位轴和俯仰轴的扰动角度反馈到两个轴的控制回路中，分别进行速度环和位置环生成控制数据；

7、s4、控制数据经电机驱动模块转换为电机驱动信号，驱动电机转动，实现方位轴和俯仰轴转动抵消扰动角的干扰。

8、进一步，在步骤s2中，对接收到的船体姿态角进行坐标转换关系公式为

9、ωp＝ωxrsinθa-ωyrcosθa                           (1)

10、ωa＝ωzr-ωxrcosθatanθp-ωyrsinθatanθp               (2)

11、其中ωa和ωp分别为方位轴和俯仰轴扰动角度，ωzr、ωxr和ωyr分别为无人艇船体的方位角、横滚角和俯仰角，θa和θp分别为方位轴角度位置和俯仰轴角度位置。

12、综上所述，本发明具有以下有益技术效果：

13、在无人船船体俯仰和横滚±20°波动范围内，实现光轴的有效稳定，水面目标搜索成功率大于90％；光电设备不需单独增加硬件，优化利用无人艇系统资源，在提高光轴稳定性能的同时，没有对系统硬件进行更改、没有增加系统硬件成本、没有增加系统复杂度，具有成本低的优点；可拓展到其他应用领域，如武器站的瞄准控制等。

技术特征：

1.一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置，包括无人艇船体，其特征在于，所述无人艇船体上刚性连接有光电设备和组合导航设备，且光电设备和组合导航设备刚性连接。

2.一种利用权利要求1所述的基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置进行的稳定方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定方法，其特征在于，在步骤s2中，对接收到的船体姿态角进行坐标转换关系公式为

技术总结
一种基于无人艇体姿态的光电设备视轴稳定装置及方法，装置包括无人艇船体，其特征在于，所述无人艇船体上刚性连接有光电设备和组合导航设备，且光电设备和组合导航设备与船体刚性连接，方法通过组合导航设备将测量的船体姿态变化实时发送给光电设备，光电设备根据对接收到的姿态变化进行坐标变换转换到光电设备方位轴和俯仰轴坐标系，将此作为反馈值参与到方位轴和俯仰轴的闭环控制中，抵消船体姿态变化对光轴的影响，本发明不需单独增加硬件，优化利用无人艇系统资源，在提高光轴稳定性能的同时，没有对系统硬件进行更改、没有增加系统硬件成本、没有增加系统复杂度，具有成本低的优点。

技术研发人员：邓军,彭樟
受保护的技术使用者：北京迈海智控科技合伙企业（有限合伙）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5