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1、第34卷第11期2012年11月艦船科學(xué)技術(shù)SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．11Nov．，2012載體仿真設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王賢亮1，李紅鋼2(1．中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430073；2．中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所，湖北武漢430064)摘要：針對(duì)目前光電實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)目在研制階段對(duì)載體信息的要求，研究并實(shí)現(xiàn)了一種載體仿真設(shè)備。該設(shè)備采用光電載體平臺(tái)(艦艇、戰(zhàn)斗機(jī)、戰(zhàn)車)物理運(yùn)動(dòng)特性為仿真模型，以該仿真模型為核心，通過(guò)模擬和數(shù)字2種接口輸出光電載體的運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)等信息，通過(guò)
2、仿真軟件可在線修改振幅和周期等姿態(tài)和振動(dòng)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明各項(xiàng)功能與技術(shù)指標(biāo)均滿足實(shí)驗(yàn)室使用要求。關(guān)鍵詞：仿真模型；運(yùn)動(dòng)軌跡；姿態(tài)；光電栽體中圖分類號(hào)：TP302．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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引言根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研制任務(wù)的要求，載體仿真模型需要輸出載體的運(yùn)動(dòng)軌跡以及包含振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。此外還需要能接收光電成像實(shí)驗(yàn)室的控制指令，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和自檢功能。運(yùn)動(dòng)軌跡可根據(jù)需要設(shè)定載體的速度、加速度及航向即可，建立仿真模型的關(guān)鍵是仿真載體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息及振動(dòng)量。載體的振動(dòng)可
6、作為一個(gè)剛體來(lái)研究。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)剛體有6個(gè)自由度，分別是縱向振動(dòng)、橫向振動(dòng)、豎向振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、縱傾振動(dòng)和偏航振動(dòng)。其中豎向振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)和縱傾振動(dòng)具有較大的實(shí)用價(jià)值，而另外3種振動(dòng)很少以振動(dòng)的方式出現(xiàn)，因?yàn)樵谶@3種振動(dòng)中沒(méi)有恢復(fù)力的存在¨-3]。因此我們主要研究側(cè)傾振動(dòng)、縱傾振動(dòng)及豎向振動(dòng)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出量分別為橫搖、縱搖及首搖。1光電載體平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的仿真模型根據(jù)剮體振動(dòng)的一般理論，對(duì)于1個(gè)自由
7、_度(側(cè)傾振動(dòng)、縱傾振動(dòng)或豎向振動(dòng))的阻尼振動(dòng)力學(xué)模型，當(dāng)振動(dòng)恢復(fù)力與路程成正比、阻尼力與速度成正比時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程為如下形式：收稿日期：2012—02—27；修
8、回日期：2012—03—22作者簡(jiǎn)介：王賢亮(1979一)，男，工程師，主要從事光電設(shè)備總體技術(shù)研究。第11期王賢亮，等：載體仿真設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)·133·rnx+兢+蹦=F(f)，(1)式中：m為質(zhì)量；k為阻尼系數(shù)；C為彈性系數(shù)；F(t)為干擾力。對(duì)于艦載設(shè)備，于擾力主要來(lái)自迫使載體產(chǎn)生振動(dòng)的波浪；對(duì)于機(jī)載設(shè)備，干擾力主要來(lái)自迫使載體產(chǎn)生振動(dòng)的氣流；而對(duì)于車載設(shè)備，干擾力主要來(lái)自路面障礙物的碰撞。無(wú)論是艦載、機(jī)載還是車載，其主要干擾力為一種周期性外力，載體在這種周期性外力的持續(xù)作用下引起的振動(dòng)是強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)干擾力為簡(jiǎn)諧力時(shí)(F(t)=F。車sin(t
9、ot))，運(yùn)動(dòng)方程可改寫為FZ+2n立+塒，2茁=—l"—0sin(甜f)。(2)式中：2n=
