一種大氣參數(shù)跟蹤測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制及電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大氣參數(shù)跟蹤測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上的大氣參數(shù)的測量儀器，一般都是針對固定目標(biāo)，固定路徑上的大氣參數(shù)的測量，而針對隨機(jī)運動目標(biāo)，隨機(jī)路徑上的大氣參數(shù)測量儀器還沒有。本發(fā)明就是為實現(xiàn)隨機(jī)運動目標(biāo)，隨機(jī)路徑上的大氣參數(shù)跟蹤測量而設(shè)計的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種大氣參數(shù)跟蹤測量系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種大氣參數(shù)跟蹤測量系統(tǒng)，包括有望遠(yuǎn)鏡機(jī)架控制系統(tǒng)和閉環(huán)跟蹤及大氣參數(shù)測量系統(tǒng)，所述的望遠(yuǎn)鏡機(jī)架控制系統(tǒng)包括有計算機(jī)、單片機(jī)控制器、方位軸驅(qū)動器、俯仰軸驅(qū)動器、方位軸伺服電機(jī)、俯仰軸伺服電機(jī)、望遠(yuǎn)鏡機(jī)架、方位軸編碼器、俯仰軸編碼器及控制手柄，所述的單片機(jī)控制器通過串口與計算機(jī)通訊連接，獲得控制伺服電機(jī)運行的控制指令，單片機(jī)控制器通過輸入輸出口分別與所述的方位軸驅(qū)動器和俯仰軸驅(qū)動器連接，進(jìn)而控制伺服電機(jī)的運轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的運行速度由單片機(jī)控制器輸出頻率連續(xù)可變的脈沖信號控制，頻率越高運行速度越快，反之越慢。方位軸驅(qū)動器和俯仰軸驅(qū)動器分別通過驅(qū)動電纜及伺服電機(jī)自帶編碼器電纜與方位軸伺服電機(jī)和俯仰軸伺服電機(jī)連接，所述的方位軸伺服電機(jī)通過機(jī)架方位軸減速機(jī)構(gòu)與望遠(yuǎn)鏡機(jī)架上的方位軸機(jī)械連接，控制機(jī)架方位軸的旋轉(zhuǎn)，所述的俯仰軸伺服電機(jī)通過機(jī)架俯仰軸減速機(jī)構(gòu)與望遠(yuǎn)鏡機(jī)架上的俯仰軸機(jī)械連接，控制機(jī)架俯仰軸的旋轉(zhuǎn)，所述的方位軸編碼器和俯仰軸編碼器分別通過同步帶與所述的方位軸和俯仰軸連接，方位軸編碼器和俯仰軸編碼器分別通過SSI接口與單片機(jī)控制器連接，用于測量運行速度和角度，單片機(jī)控制器通過計算得到方位軸、俯仰軸當(dāng)前的絕對位置和運行速度，并通過串口將絕對位置和運行速度發(fā)送給計算機(jī)。所述的控制手柄的信號輸出線與單片機(jī)控制器的AD轉(zhuǎn)換口連接，單片機(jī)控制器將控制手柄輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過計算得到控制機(jī)架運行的速度，進(jìn)而實現(xiàn)手動控制機(jī)架方位軸、俯仰軸的運行；所述的閉環(huán)跟蹤及大氣參數(shù)測量系統(tǒng)包括有跟蹤信標(biāo)、目標(biāo)跟蹤望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)、參數(shù)測量望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)、目標(biāo)跟蹤相機(jī)、參數(shù)測量相機(jī)和計算機(jī)，所述的目標(biāo)跟蹤望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)和參數(shù)測量望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)均安裝在所述的望遠(yuǎn)鏡機(jī)架上且光路是同軸系統(tǒng)，閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)的工作流程為:所述的跟蹤信標(biāo)的信標(biāo)光經(jīng)過目標(biāo)跟蹤望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)送入目標(biāo)跟蹤相機(jī)，計算機(jī)通過千兆網(wǎng)讀取目標(biāo)跟蹤相機(jī)的圖像信息，經(jīng)過圖像處理獲取實時的光斑位置信息，將該位置信息與預(yù)設(shè)的跟蹤位置比較，獲得位置偏差，將該偏差經(jīng)過數(shù)據(jù)處理獲得控制機(jī)架運行的速度，最后將運行速度通過串口發(fā)送給單片機(jī)控制器，進(jìn)而調(diào)整跟蹤信標(biāo)光在目標(biāo)跟蹤相機(jī)上的光斑位置，使它逼近預(yù)設(shè)的跟蹤位置；大氣參數(shù)測量系統(tǒng)工作流程為:跟蹤信標(biāo)的信標(biāo)光經(jīng)過大氣傳輸后入射到參數(shù)測量望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)，最后在參數(shù)測量相機(jī)靶面上成像，參數(shù)測量相機(jī)通過千兆網(wǎng)將圖像信息傳送給計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)圖像及數(shù)據(jù)處理獲取需要測量的大氣參數(shù)，比如:大氣相干長度及等暈角值。
[0005]所述的單片機(jī)控制器的型號為dsPIC33FJ128GP710A，是一款帶DSP功能的高性能單片機(jī)，最高40MIPS的工作速度，外圍接口電路豐富。
[0006]所述的方位軸驅(qū)動器和俯仰軸驅(qū)動器的型號均為MR-J3-10A ;所述的方位軸伺服電機(jī)和俯仰軸伺服電機(jī)的型號均為HF-KPO 5 3 ;方位軸編碼器和俯仰軸編碼器的型號均為AAM3810-1212-SDSGGA，該編碼器是一個4096*4096的多圈絕對型編碼器，采用SSI接口與外部控制器通訊。
[0007]所述的控制手柄的型號為HB200BR-V0-P。
[0008]所述的目標(biāo)跟蹤相機(jī)和參數(shù)測量相機(jī)的型號分別為GC1290和GT1920，前者靶面尺寸約為4.84*3.6毫米(像素1290*960、像素尺寸3.75微米)，目標(biāo)跟蹤望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的跟蹤視場:水平方向為24.2毫弧度，垂直方向為18毫弧度；后者相機(jī)的靶面尺寸約為8.72*6.72毫米(像素1920*1480、像素尺寸4.54微米)。參數(shù)測量系統(tǒng)的測量視場:水平方向為3.5毫弧度，垂直方向為2.7毫弧度。
[0009]跟蹤信標(biāo)既是目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤目標(biāo)，也是參數(shù)測量系統(tǒng)的測量信標(biāo)，為了使跟蹤相機(jī)及參數(shù)測量相機(jī)獲得較高的信噪比，所述的跟蹤信標(biāo)采用532納米的單色光作為信標(biāo)光，在所述的目標(biāo)跟蹤相機(jī)和參數(shù)測量相機(jī)的接收靶面前均安裝有532納米的光學(xué)帶通濾光片。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動，體積小、振動小、速度快；采用多圈絕對型編碼器作為位置傳感器，具有掉電位置不丟失，無需找零位的特點；目標(biāo)跟蹤及參數(shù)測量均采用千兆網(wǎng)接口相機(jī)，實現(xiàn)目標(biāo)的快速跟蹤及大氣參數(shù)數(shù)據(jù)的快速采集處理；系統(tǒng)實現(xiàn)了測量設(shè)備到運動目標(biāo)路徑上的大氣參數(shù)實時跟蹤測量。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，一種大氣參數(shù)跟蹤測量系統(tǒng)，包括有望遠(yuǎn)鏡機(jī)架控制系統(tǒng)和閉環(huán)跟蹤及大氣參數(shù)測量系統(tǒng)，所述的望遠(yuǎn)鏡機(jī)架控制系統(tǒng)包括有計算機(jī)1、單片機(jī)控制器2、方位軸驅(qū)動器3、俯仰軸驅(qū)動器4、方位軸伺服電機(jī)5、俯仰軸伺服電機(jī)6、望遠(yuǎn)鏡機(jī)架7、方位軸編碼器8、俯仰軸編碼器9及控制手柄10，所述的單片機(jī)控制器2通過串口與計算機(jī)I通訊連接，獲得控制伺服電機(jī)運行的控制指令，單片機(jī)控制器2通過輸入輸出口分別與所述的方位軸驅(qū)動器3和俯仰軸驅(qū)動器4連接，進(jìn)而控制伺服電機(jī)的運轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的運行速度由單片機(jī)控制器2輸出頻率連續(xù)可變的脈沖信號控制，頻率越高運行速度越快，反之越慢。方位軸驅(qū)動器3和俯仰軸驅(qū)動器4分別通過驅(qū)動電纜及伺服電機(jī)自帶編碼器電纜與方位軸伺服電機(jī)5和俯仰軸伺服電機(jī)6連接,所述的方位軸伺服電機(jī)5通過機(jī)架方位軸減速機(jī)構(gòu)與望遠(yuǎn)鏡機(jī)架7上的方位軸機(jī)械連接，控制機(jī)架方位軸的旋轉(zhuǎn)，所述的俯仰軸伺服電機(jī)6通過機(jī)架俯仰軸減速機(jī)構(gòu)與望遠(yuǎn)鏡機(jī)架7上的俯仰軸機(jī)械連接，控制機(jī)架俯仰軸的旋轉(zhuǎn)，所述的方位軸編碼器8和俯仰軸編碼器9分別通過同步帶與所述的方位軸和俯仰軸連接，方位軸編碼器8和俯仰軸編碼器9分別通過SSI接口與單片機(jī)控制器2連接，用于測量運行速度和角度，單片機(jī)控制器2通過計算得到方位軸、俯仰軸當(dāng)前的絕對位置和運行速度，并通過串口將絕對位置和運行速度發(fā)送給計算機(jī)2。所述的控制手柄10的信號輸出線與單片機(jī)控制器2的AD轉(zhuǎn)換口連接，單片機(jī)控制器2將控制手柄10輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過計算得到控制機(jī)架