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专利号: 2024110083150
申请人: 江西飞行学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立自动旋转平台(2)的控制算法,以使得自动旋转平台(2)的自主活动;

步骤2,将自动旋转式激光反制无人机试验装置布置在空旷的试验区域;

步骤3,准备试验的无人机,控制所述无人机在所述试验区域内飞行;

步骤4,开启自动旋转平台(2)、瞄准器(4)、散热装置(3),所述自动旋转平台(2)驱动所述瞄准器(4)活动并不断改变瞄准激光的发射方向,以对所述试验区域进行全方位侦查;

步骤5,当所述瞄准器(4)侦查到所述无人机时,开启高功率激光器(1),所述高功率激光器(1)向所述无人机发射高功率激光以烧蚀破坏所述无人机;

所述自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法用于控制一种自动旋转式激光反制无人机试验装置,进行高功率激光烧蚀破坏无人机试验;

所述自动旋转式激光反制无人机试验装置包括高功率激光器(1)、自动旋转平台(2)、散热装置(3)、瞄准器(4)、夹具盒(5);

所述自动旋转平台(2)包括底座(201)、第一驱动器(202)、第二驱动器(203)、座板(204),所述第一驱动器(202)设置在所述底座(201)上,所述第一驱动器(202)与所述第二驱动器(203)连接并驱动所述第二驱动器(203)绕竖直轴转动,所述第二驱动器(203)与所述座板(204)连接并驱动所述座板(204)绕水平轴转动;

所述夹具盒(5)固定设置在所述座板(204)上,所述高功率激光器(1)和所述散热装置(3)均设置在所述夹具盒(5)内,所述散热装置(3)与所述高功率激光器(1)抵接并用于对所述高功率激光器(1)进行散热,所述瞄准器(4)设置在所述座板(204)上;

所述高功率激光器(1)用于向无人机发射高功率激光以烧蚀破坏所述无人机,所述瞄准器(4)用于向所述无人机发射瞄准激光,所述瞄准激光靠近所述高功率激光并与所述高功率激光相平行。

2.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述夹具盒(5)内设置有可调式夹具(501),所述可调式夹具(501)用于夹持所述散热装置(3)和所述高功率激光器(1)。

3.根据权利要求2所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述夹具盒(5)由上至下设置有若干插槽(502),所述可调式夹具(501)的底部设置有插板(503),所述插板(503)插设在所述插槽(502)中。

4.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述散热装置(3)为水冷散热装置(3),所述散热装置(3)连接有若干水管(301)。

5.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述底座(201)为法兰盘,所述底座(201)上设置有若干安装孔(205)。

6.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述座板(204)的底部设置有两个侧板(206),两个所述侧板(206)分别设置所述第二驱动器(203)的两侧,所述第二驱动器(203)用于驱动两个所述侧板(206)绕水平轴转动。

7.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,所述瞄准器(4)下方设置有固定组件(401),所述固定组件(401)用于将所述瞄准器(4)固定在所述座板(204)上。

8.根据权利要求1所述的一种自动旋转式激光反制无人机试验装置的控制方法,其特征在于,在步骤1中,建立自动旋转平台(2)的控制算法具体包括:先定义地面参考坐标系和物体坐标系;

地面参考坐标系OGzGxGyG :

地面参考坐标系建立是为了描述物体相对于大地表面的运动情况,坐标建立原则采取的是东‑北‑天,依次对应x‑y‑z三个坐标轴,原点即物体的本身;

物体坐标系Obzbxbyb :

采用右手坐标系:物体正前方为x轴,物体正右方为y轴,垂直x轴与y轴竖直向上为z轴;

规定绕x轴旋转为横滚,绕y轴旋转为俯仰,绕z轴旋转为方位;

定义自动旋转平台(2)的外框坐标系 Owzwxwyw,用于描述自动旋转平台(2)在三维空间中的位置和姿态;三个框架轴交点作为外框坐标系原点 xw轴方向指向自动旋转平台(2)的正右方,yw轴方向指向自动旋转平台(2)的正上方,zw轴方向指向自动旋转平台(2)的正前方,右手定则确定正方向;底座(201)坐标系到外框坐标系的旋转矩阵为:       (1.1);

定义自动旋转平台(2)的中框坐标系Ozzzxzyz,用于描述自动旋转平台(2)的横滚和俯仰;三个框架轴交点为中框坐标系原点,zz轴与外框坐标系的zw轴重合;xz轴与外框坐标系的yw轴垂直,且指向自动旋转平台(2)横向的正方向;yz轴与中框坐标系的zz轴垂直,指向自动旋转平台(2)的俯仰正方向;右手系原则确定正方向;外框坐标系到中框坐标系的旋转矩阵为:        (1.2);

定义自动旋转平台(2)的内框坐标系 Onznxnyn,用于描述自动旋转平台(2)的方位;三个框架轴交点为内框坐标系原点,zn 轴与中框坐标系的 zz 轴重合;xn 轴与中框坐标系的 xz 轴重合,指向自动旋转平台(2)方位的正方向;yn 轴与内框坐标系的 zn 轴垂直;右手定则确定正方向;中框坐标系到内框坐标系的旋转矩阵为:        (1.3);

根据哈密顿理论中四元数的基本定义,四元数被定义为下式结构:                 (1.4);

其中 为实数,而 为虚数单位,四元数的乘法规则如下:

            (1.5);

单位四元数范数为1,即:

               (1.6);

对四元数进行归一化,公式如下:

                  (1.7);

四元数的加减乘法运算,设有两个四元数P和  Q, ,

,加减运算公式为:

 (1.8);

乘法运算公式为:

  (1.9);

在三维空间中,物体任意旋转都可以表示为先绕z轴旋转一定角度,再绕y轴旋转一定角度,再绕x轴旋转一定角度,即采取旋转顺序z‑y‑x,下式即用四元数表示的旋转矩阵:(1.10)。