留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计

陈德毅,  柳万胜,  贺东,  陈俊,  史一翔

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2018 >  47(12): 1217003-1217003(6)
陈德毅, 柳万胜, 贺东, 陈俊, 史一翔. 三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217003-1217003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
引用本文: 陈德毅, 柳万胜, 贺东, 陈俊, 史一翔. 三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217003-1217003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
shu
Chen Deyi, Liu Wansheng, He Dong, Chen Jun, Shi Yixiang. Design of space target acquisition method for three-axis photoelectric tracking system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1217003-1217003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
Citation: Chen Deyi, Liu Wansheng, He Dong, Chen Jun, Shi Yixiang. Design of space target acquisition method for three-axis photoelectric tracking system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1217003-1217003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
shu

三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计

doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
  • 1.

    中国科学院光束控制重点实验室,四川 成都 610209;

  • 2.

    中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209;

  • 3.

    中国科学院大学,北京 100049;

  • 4.

    成都理工大学 旅游与城乡规划学院,四川 成都 610059

详细信息
    作者简介:

    陈德毅(1991-),男,硕士生,主要从事数据通讯与实时计算方面的研究。Email:Laibuniz@outlook.com

  • 中图分类号: TP391.9

Design of space target acquisition method for three-axis photoelectric tracking system

  • 1.

    Key Laboratory of Optical Engineering,Chinese Academy of Sciences,Chengdu 610209,China;

  • 2.

    Institute of Optics and Electronics,Chinese Academy of Sciences,Chengdu 610209,China;

  • 3.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

  • 4.

    College of Tourism and Urban-Rural Planning,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China

  • 摘要: 针对三轴光电跟踪系统对空间目标捕获方案的设计问题，首先分析了影响三轴光电跟踪系统捕获空间目标存在的误差源并对主要误差进行了误差估计，即轨道预报误差和三轴指向误差。接着建立了主要误差到不确定区域（Field of uncertain，FOU）的误差传递关系，利用所建的传递关系计算出了不确定区域，并根据不确定区域的大小、形状以及分布类型设计搜索扫描方式。以不确定区域形状为椭圆且服从二维正态分布为例，设计的搜索扫描方式为分行螺旋扫描。最后对该扫描捕获方法进行了数值仿真，验证了该方法的正确性。经过仿真计算，在捕获概率为98%的情况下，目标的平均捕获时间为10.52 s。该方法为三轴光电跟踪系统捕获空间目标提供了一定的理论基础。
    Abstract: Aiming at the design problem of the three-axis photoelectric tracking system for space target acquisition, firstly, the error source that affected the three-axis photoelectric tracking system to capture the space target was analyzed, and the main error was estimated, that was, track prediction error and three-axis pointing error. Then the error propagation relationship from the main error to the field of uncertain (FOU) was established, the uncertain area was calculated by using the transfer relation, and the search scanning mode was designed according to the size, shape and distribution type of the uncertain area. Taking an example of the shape of the field of uncertain as an ellipse and obeying the two-dimensional normal distribution, the design of the search mode was the branch spiral scan. Finally, the numerical simulation was also carried out to verify the correctness of the mode. By simulation calculation, the average acquisition time of the target was 10.52 s in the case of the capture probability of 98%. This mode provides a theoretical basis for the acquisition of space targets by three-axis photoelectric tracking system.
  • [1] Liu Xiaoqiang, Ren Gaohui, Xing Junzhi, et al. Simulation of application of IMM in photoelectric tracking control system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9):0917003. (in Chinese)刘小强, 任高辉, 邢军智, 等. 交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9):0917003.
    [2] Yang Hongtao. Research on the method of improving accuracy of photoelectric tracking system based on multi-source data fusion[D]. Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2016. (in Chinese)杨宏韬. 基于多信息源数据融合的光电跟踪系统精度提高方法的研究[D]. 北京:中国科学院大学, 2016.
    [3] Guan Bolin. Tracking strategy and control method of three-axis photoelectric tracking systems[D]. Xi'an:Xidian University, 2012. (in Chinese)官伯林. 三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D]. 西安:西安电子科技大学, 2012.
    [4] Ma Jiaguang. The basic technologies of the acquisition tracking and pointing systems[J]. Opto-Electronic Engineering, 1989(3):1-42. (in Chinese)马佳光. 捕获跟踪与瞄准系统的基本技术问题[J]. 光电工程, 1989(3):1-42.
    [5] Zhang Haibo, Ma Yonghui, Ji Dong, et al. Search method to improve acquisition probability for optoelectronic tracking device[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2):0217003. (in Chinese)张海波, 马勇辉, 季东, 等. 一种提高光电跟踪设备捕获概率的搜索方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2):0217003.
    [6] Zhou Yanping, Fu Sen, Yu Siyuan, et al. Acquisition-probability model of noncooperative maneuvering target detection in space[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(4):639-643. (in Chinese)周彦平,付森,于思源, 等. 天基非合作目标探测中的捕获概率模型[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(4):639-643.
    [7] Sun J, Liu L, Lu W, et al. Acquisition strategy for the satellite laser communications under the laser terminal scanning errors situation[C]//Free-Space and Atmospheric Laser Communications XI, 2011:461-465.
    [8] Chen Cheng. A study on damped least-squares tracking strategy for three-axis antenna pedestal[J]. Modern Radar, 2015, 37(7):44-47. (in Chinese)陈诚. 三轴天线座阻尼最小二乘跟踪策略研究[J]. 现代雷达, 2015, 37(7):44-47.
    [9] Zhang Daxing, Jia Jianyuan, Zhang Aimei, et al. Investigation on tracking strategy of three-axis tacking equipment based on particle swarm optimization[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2009, 30(9):1841-1845. (in Chinese)张大兴, 贾建援, 张爱梅, 等. 基于粒子群算法的三轴跟瞄装置跟踪策略研究[J]. 仪器仪表学报, 2009, 30(9):1841-1845.
    [10] Liu Xingfa. Study on photoelectric tracking technology for high-elevation object[D]. Chengdu:Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, 2006. (in Chinese)刘兴法. 高仰角目标光电跟踪技术研究[D]. 成都:中国科学院光电技术研究所, 2006.
    [11] Bai Shuai. Research on highly stable acquisition and tracking technologies of space two-axis optoelectronic gimbals[D]. Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2015. (in Chinese)白帅. 空间二维光电转台的高稳定捕获跟踪技术研究[D]. 北京:中国科学院大学, 2015.
    [12] Chen Lei, Han Lei, Bai Xianzong, et al. Orbital Dynamics and Error Analysis of Space Object[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 2010. (in Chinese)陈磊, 韩蕾, 白显宗, 等. 空间目标轨道力学与误差分析[M]. 北京:国防工业出版社, 2010.
    [13] Zhu Botao. Study of bidirectional acquisition technology in intersatellite optical communication[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2017. (in Chinese)朱博韬. 卫星光通信双向扫描捕获技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2007.
    [14] Zhang Yudie, Liu Wansheng, Luo Yihan, et al. Pointing error modification method for three-axis optoelectronic tracking system[J]. Opto-Electronic Engineering, 2014, 41(6):51-55, 74. (in Chinese)张玉碟, 柳万胜, 罗一涵, 等. 一种三轴光电跟踪系统指向误差修正的方法[J]. 光电工程, 2014, 41(6):51-55, 74.
    [15] Wu Tiezhu, Chen Xuejun, Wang Qingsong, et al. Target capturing by antenna scanning in uncertain areas[J]. Telecommunication Engineering, 2016, 56(11):1223-1228. (in Chinese)吴铁柱, 陈学军, 王青松, 等. 不确定区域天线扫描目标捕获方法[J]. 电讯技术, 2016, 56(11):1223-1228.
  • [1] 李硕丰, 徐文东, 赵成强.  激光三维成像中双光楔扫描参数的确定及优化 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190508-1-20190508-7. doi: 10.3788/IRLA20190508
    [2] 陈建军, 崔继承, 刘嘉楠, 杨晋, 孙慈.  偏轴式扫描三光栅单色仪 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 220002-0220002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0220002
    [3] 徐均琪, 苏俊宏, 葛锦蔓, 基玛 格拉索夫.  光学薄膜激光损伤阈值测量不确定度 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806007-0806007(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0806007
    [4] 吴学铭, 王海晏, 寇添, 寇人可, 王芳.  红外搜索跟踪系统测试 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 504003-0504003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504003
    [5] 张洋, 刘海燕.  新型电光逻辑门的设计及计算机图形光谱 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122003-0122003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0122003
    [6] 张海波, 马勇辉, 季东, 陈冬, 王华培.  一种提高光电跟踪设备捕获概率的搜索方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 217003-0217003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0217003
    [7] 刘小强, 任高辉, 邢军智, 寿少峻, 张惠菁.  交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 917003-0917003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0917003
    [8] 唐聪, 殷松峰, 凌永顺, 王一程, 杨星, 徐凯.  基于红外照射仿真的快速搜索相关跟踪干扰点研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104003-0104003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104003
    [9] 岳玉芳, 谢晓钢, 安建祝.  基于EasyLaser的复合轴跟踪系统仿真研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 138-145. doi: 10.3788/IRLA201645.S118002
    [10] 肖文健, 马东玺, 陈志斌, 张勇, 肖程, 秦梦泽.  大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118004-1118004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118004
    [11] 刘波, 丁亚林, 贾继强, 苏东风, 张雷.  R-C光学系统的计算机辅助装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 318001-0318001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0318001
    [12] 王彬, 伍凡, 叶玉堂.  离轴三反系统计算机辅助装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118006-1118006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118006
    [13] 沙巍, 陈长征, 李丽富, 张帆.  离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1526-1533.
    [14] 刘尊洋, 孙晓泉, 邵立, 汪亚夫.  一种火箭尾焰区域确定方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 754-761.
    [15] 张乐, 梁冬明, 姚梅, 张曼菊, 张雷.  红外搜索跟踪系统作用距离等效折算 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 26-30.
    [16] 张东阁, 傅雨田.  计算机辅助装调的代理模型方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 680-685.
    [17] 肖韶荣, 周洁, 赵静, 黄新.  温度对激光光斑跟踪不确定度的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 605-610.
    [18] 李运达, 李琦, 刘正君, 王骐.  太赫兹计算机辅助层析图像重构算法仿真研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1228-1235.
    [19] 廖志波, 王春雨, 栗孟娟, 伏瑞敏.  透射式光学系统计算机辅助装校技术初步研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2453-2456.
    [20] 刘洪兴, 任建伟, 李宪圣, 万志, 刘则洵, 李葆勇, 孙景旭.  基于LightTools的大口径积分球辐射特性仿真 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 960-965.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  350
  • HTML全文浏览量:  63
  • PDF下载量:  54
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-09
  • 修回日期:  2018-08-13
  • 刊出日期:  2018-12-25

三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计

doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
  • 1. 中国科学院光束控制重点实验室,四川 成都 610209;
  • 2. 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209;
  • 3. 中国科学院大学,北京 100049;
  • 4. 成都理工大学 旅游与城乡规划学院,四川 成都 610059
    • 作者简介:

    陈德毅(1991-),男,硕士生,主要从事数据通讯与实时计算方面的研究。Email:Laibuniz@outlook.com

  • 收稿日期: 2018-07-09
  • 修回日期: 2018-08-13
  • 刊出日期: 2018-12-25

  • 中图分类号: TP391.9

摘要: 针对三轴光电跟踪系统对空间目标捕获方案的设计问题，首先分析了影响三轴光电跟踪系统捕获空间目标存在的误差源并对主要误差进行了误差估计，即轨道预报误差和三轴指向误差。接着建立了主要误差到不确定区域（Field of uncertain，FOU）的误差传递关系，利用所建的传递关系计算出了不确定区域，并根据不确定区域的大小、形状以及分布类型设计搜索扫描方式。以不确定区域形状为椭圆且服从二维正态分布为例，设计的搜索扫描方式为分行螺旋扫描。最后对该扫描捕获方法进行了数值仿真，验证了该方法的正确性。经过仿真计算，在捕获概率为98%的情况下，目标的平均捕获时间为10.52 s。该方法为三轴光电跟踪系统捕获空间目标提供了一定的理论基础。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计