载体仿真设备的设计与实现.pdf

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1、第34卷第11期2012年11月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．11Nov．，2012载体仿真设备的设计与实现王贤亮1，李红钢2(1．中国船舶重工集团公司第七一七研究所武汉光电国家实验室，湖北武汉430073；2．中国船舶重工集团公司第七一九研究所，湖北武汉430064)摘要：针对目前光电实验室各项目在研制阶段对载体信息的要求，研究并实现了一种载体仿真设备。该设备采用光电载体平台(舰艇、战斗机、战车)物理运动特性为仿真模型，以该仿真模型为核心，通过模拟和数字2种接口输出光电载体的运动轨迹和姿态等信息，通过

2、仿真软件可在线修改振幅和周期等姿态和振动参数。实验表明各项功能与技术指标均满足实验室使用要求。关键词：仿真模型；运动轨迹；姿态；光电栽体中图分类号：TP302．1文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)11—0132—03doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．11．030DesignandrealizationofacarriersimulationequipmentWANGXian．1ian91，LIHong．gan92(1．The717WuhanNationalLaboratoryforOptoelect

3、ronics，ResearchInstituteofCSIC，Wuhan430073，China；2．The719ResearchInstituteofCSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Asimulationequipmentofelectro—opticalcarrierisdesignedandrealizedinallusiontotheelectro-opticallaboratory’sdemandtothecarrierinformation．Thisdeviceestablishesthesimulation

4、modelbasedonthephysicalmotioncharacteristicsofelectro—opticalcarrier，accordingtothesimulationmodel，themotiontrackandattitudeinformationcanbeoutputtedviabothanaloganddigitalchannels．Wecanalsomodifycorrelativeparameterssuchasswingandperiodbysimulationsoftware．Theexperimentresultin

5、dicatesthatthefunctionandtechnologyindexcanbothmeetthelaboratory’Sdemands．Keywords：simulationmodel；motiontrack；attitude；electro—opticalcarrier0引言根据实验室研制任务的要求，载体仿真模型需要输出载体的运动轨迹以及包含振动的运动姿态。此外还需要能接收光电成像实验室的控制指令，并具有数据存储和自检功能。运动轨迹可根据需要设定载体的速度、加速度及航向即可，建立仿真模型的关键是仿真载体的运动姿态信息及振动量。载体的振动可

6、作为一个刚体来研究。一般来说，一个刚体有6个自由度，分别是纵向振动、横向振动、竖向振动、侧倾振动、纵倾振动和偏航振动。其中竖向振动、侧倾振动和纵倾振动具有较大的实用价值，而另外3种振动很少以振动的方式出现，因为在这3种振动中没有恢复力的存在¨-3]。因此我们主要研究侧倾振动、纵倾振动及竖向振动，对应数据输出量分别为横摇、纵摇及首摇。1光电载体平台运动的仿真模型根据剐体振动的一般理论，对于1个自由

7、_度(侧倾振动、纵倾振动或竖向振动)的阻尼振动力学模型，当振动恢复力与路程成正比、阻尼力与速度成正比时，运动方程为如下形式：收稿日期：2012—02—27；修

8、回日期：2012—03—22作者简介：王贤亮(1979一)，男，工程师，主要从事光电设备总体技术研究。第11期王贤亮，等：载体仿真设备的设计与实现·133·rnx+兢+蹦=F(f)，(1)式中：m为质量；k为阻尼系数；C为弹性系数；F(t)为干扰力。对于舰载设备，于扰力主要来自迫使载体产生振动的波浪；对于机载设备，干扰力主要来自迫使载体产生振动的气流；而对于车载设备，干扰力主要来自路面障碍物的碰撞。无论是舰载、机载还是车载，其主要干扰力为一种周期性外力，载体在这种周期性外力的持续作用下引起的振动是强迫振动。当干扰力为简谐力时(F(t)=F。车sin(t

9、ot))，运动方程可改写为FZ+2n立+埘，2茁=—l"—0sin(甜f)。(2)式中：2n=