技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電吊艙控制領(lǐng)域，具體地涉及一種光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

吊艙是指安裝有某機(jī)載設(shè)備或武器，并吊掛在機(jī)身或機(jī)翼下的流線型短艙段。光電吊艙為吊艙的一種，通常安裝有前視紅外攝像機(jī)、電視攝像機(jī)和激光指示器/ 測(cè)距儀等光學(xué)傳感器。按功用目前主要有機(jī)載導(dǎo)航吊艙和瞄準(zhǔn)吊艙兩類。隨著精確制導(dǎo)武器技術(shù)的不斷發(fā)展，航空光電吊艙已成為戰(zhàn)機(jī)精確打擊系統(tǒng)中的重要組成部分。它隔離載機(jī)的姿態(tài)變化和機(jī)械振動(dòng)對(duì)光學(xué)傳感器指向的影響，同時(shí)，它利用光學(xué)傳感器完成對(duì)目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤。

目前，光電吊艙的控制一般是通過力敏按鈕感應(yīng)拇指的按壓力度，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制電壓信號(hào)，進(jìn)而控制光電吊艙的轉(zhuǎn)動(dòng)（俯仰、方位）。然而，力敏按鈕輸出信號(hào)和拇指的按壓力度為線性正比關(guān)系，在進(jìn)行光電吊艙操作時(shí)存在小角度機(jī)動(dòng)過于靈敏而大角度機(jī)動(dòng)不夠快速的問題。

因此，為了提高操作人員控制光電吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和靈活性，需要一種力敏按鈕控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決其小角度機(jī)動(dòng)過于靈敏和大角度機(jī)動(dòng)不夠快速的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提高光電吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和靈活性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)。所述光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括：按鈕、與所述按鈕連接用于將所述按鈕的位置和/或壓力變化所產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器、對(duì)所述數(shù)字量進(jìn)行算法處理以生成吊艙控制信號(hào)的處理單元以及接收所述吊艙控制信號(hào)控制吊艙執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作的控制器。

優(yōu)選地，所述光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括與所述處理單元連接的第一判斷單元，用于在判斷處理單元輸出的信號(hào)超出預(yù)設(shè)幅值時(shí)，輸出所述預(yù)設(shè)幅值作為吊艙控制信號(hào)。

優(yōu)選地，所述光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括與所述轉(zhuǎn)換器連接的第二判斷單元，用于在判斷所述轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量合理時(shí)，將所述數(shù)字量傳輸至所述處理單元進(jìn)行算法處理。

優(yōu)選地，所述光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括與所述按鈕連接的信號(hào)調(diào)整電路，用于對(duì)所述按鈕信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波和幅值轉(zhuǎn)換處理。

優(yōu)選地，所述按鈕為壓力敏感按鈕。

優(yōu)選地，所述處理單元中的算法為：y=kx³+b或y=kx²+b；

其中，x為按鈕經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，y為算法處理后的數(shù)據(jù)，k為增益系數(shù)，b為系統(tǒng)偏置常數(shù)。

優(yōu)選地，所述k=1，b=0。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的控制方法，包括步驟：（101）將按鈕的位置和/或壓力變化所產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；（102）對(duì)所述數(shù)字量進(jìn)行算法處理，并處理后的數(shù)字信號(hào)作為吊艙控制信號(hào)輸送至控制器；（104）根據(jù)所述吊艙控制信號(hào)控制吊艙執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

優(yōu)選地，在所述步驟（102）之后步驟（104）之前還包括如下步驟：（103）判斷經(jīng)步驟（102）算法處理后的數(shù)字信號(hào)是否超出預(yù)設(shè)幅值，如否，則輸出經(jīng)步驟（102）處理后的數(shù)字信號(hào)作為吊艙控制信號(hào)；如是，則輸出所述預(yù)設(shè)幅值作為吊艙控制信號(hào)。

優(yōu)選地，所述算法處理具體為：y=kx³+b 或y=kx²+b；其中，x為按鈕經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，y為算法處理后的數(shù)據(jù)，k為增益系數(shù)，b為系統(tǒng)偏置常數(shù)；所述k=1，b=0。

本發(fā)明的系統(tǒng)通過增加處理單元，對(duì)按鈕的位置和/或壓力變化所產(chǎn)生的模擬量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量進(jìn)行算法處理，將按鈕的輸出信號(hào)與拇指的按壓力度之間的線性正比關(guān)系變換為指數(shù)關(guān)系，進(jìn)而解決了光電吊艙操作時(shí)存在的小角度機(jī)動(dòng)過于靈敏，而大角度機(jī)動(dòng)不夠快速的問題。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的原理圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的原理圖；

圖3是本發(fā)明另一種實(shí)施方式的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的原理圖；

圖4是本發(fā)明另一種實(shí)施方式的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的原理圖；

圖5是本發(fā)明一種實(shí)施方式的按鈕處理算法曲線示意圖；

圖6是本發(fā)明一種實(shí)施方式的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的控制方法流程圖；

圖7是本發(fā)明一種實(shí)施方式的按鈕數(shù)據(jù)處理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明公開了一種光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)，該光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括：按鈕100、與按鈕100連接用于將按鈕100的位置和/或壓力變化所產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器200、對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算法處理以生成吊艙控制信號(hào)的處理單元300以及接收吊艙控制信號(hào)，控制吊艙執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作的控制器400。在這種情況下，本發(fā)明的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)通過處理單元300對(duì)按鈕信號(hào)進(jìn)行算法處理，具體地，通過將按鈕的輸出信號(hào)與拇指的按壓力度之間的線性正比關(guān)系變換為指數(shù)關(guān)系，使操作人員可以更準(zhǔn)確的操作光電吊艙，光電吊艙的響應(yīng)更加準(zhǔn)確和快速。

進(jìn)一步地，光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括與處理單元300連接的第一判斷單元500。第一判斷單元用于在判斷處理單元300輸出的信號(hào)超出預(yù)設(shè)幅值時(shí)，輸出預(yù)設(shè)幅值作為吊艙控制信號(hào)。另外，光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)還包括與轉(zhuǎn)換器200連接的第二判斷單元600，用于在判斷轉(zhuǎn)換器200輸出的數(shù)字量合理時(shí)，將數(shù)字量傳輸至處理單元300進(jìn)行算法處理。在這種情況下，系統(tǒng)首先通過第二判斷單元600判斷力敏按鈕的輸入數(shù)據(jù)是否合理，如果數(shù)據(jù)不合理，則返回轉(zhuǎn)換器200重新等待輸出。如果數(shù)據(jù)合理，則輸入處理單元300進(jìn)行相應(yīng)算法處理。然后，通過第一判斷單元500進(jìn)行輸出是否超限判斷，如果超出限值則輸出最大限值，沒有超限則直接輸出。由此，保證了光電吊艙工作的可靠性。

為了保證按鈕數(shù)據(jù)在進(jìn)入轉(zhuǎn)換器200之前能夠進(jìn)行合理的抗混疊濾波和幅值轉(zhuǎn)換處理，光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)包括與按鈕100連接的信號(hào)調(diào)整電路700。優(yōu)選地，按鈕100為壓力敏感按鈕（力敏按鈕）。在這種情況下，力敏按鈕信號(hào)首先經(jīng)過信號(hào)調(diào)整電路進(jìn)行抗混疊濾波和幅值轉(zhuǎn)換，之后，單片機(jī)（MCU）轉(zhuǎn)換器200對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，處理單元300中的算法為：y=kx³+b或y=kx²+b；其中，x為按鈕經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，y為算法處理后的數(shù)據(jù)，k為增益系數(shù)，b為系統(tǒng)偏置常數(shù)。具體地，k=1，b=0。在這種情況下，如圖5所示，當(dāng)進(jìn)行光電吊艙小范圍精準(zhǔn)操作時(shí)，經(jīng)過算法處理要比未經(jīng)過算法處理的操作更加靈敏和精準(zhǔn)。而當(dāng)進(jìn)行光電吊艙大范圍精準(zhǔn)操作時(shí)，經(jīng)過算法處理要比未經(jīng)過算法處理的操作更加快速。由此可見，本發(fā)明的系統(tǒng)一方面提高了小角度機(jī)動(dòng)的精度，另一方面提高大角度機(jī)動(dòng)的快速性。

另外，本發(fā)明還提供了一種光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)的控制方法，包括步驟：（101）將按鈕的位置和/或壓力變化所產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；（102）對(duì)所述數(shù)字量進(jìn)行算法處理，并處理后的數(shù)字信號(hào)作為吊艙控制信號(hào)輸送至控制器；（103）判斷經(jīng)步驟（102）算法處理后的數(shù)字信號(hào)是否超出預(yù)設(shè)幅值，如否，則輸出經(jīng)步驟（102）處理后的數(shù)字信號(hào)作為吊艙控制信號(hào)；如是，則輸出所述預(yù)設(shè)幅值作為吊艙控制信號(hào)。（104）根據(jù)所述吊艙控制信號(hào)控制吊艙執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。優(yōu)選地，算法處理具體為：y=kx³+b 或y=kx²+b；其中，x為按鈕經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，y為算法處理后的數(shù)據(jù)，k為增益系數(shù)，b為系統(tǒng)偏置常數(shù)；所述k=1，b=0。上述控制方法可以改善傳統(tǒng)力敏按鈕進(jìn)行光電吊艙操作時(shí)的不準(zhǔn)確性，提高操作人員的舒適性和工作效率，且算法簡單、可靠。

綜上所述，本發(fā)明通過增加處理算法對(duì)力敏按鈕數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，且對(duì)算法處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行超限判斷，既提高了小角度機(jī)動(dòng)的精度，又提高了大角度機(jī)動(dòng)的快速性。因此，本發(fā)明的光電吊艙按鈕控制系統(tǒng)及其控制方法，可優(yōu)先適用于需要對(duì)小范圍進(jìn)行精準(zhǔn)操作和大范圍進(jìn)行快速操作的使用環(huán)境。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型。包括各個(gè)具體技術(shù)特征以任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。