专利名称：手柄控制器信号处理方法
技术领域：
本发明属于伺服控制技术领域，涉及一种以手动方式操控光电设备数字式伺服系 统进行稳定瞄准、跟踪目标的手柄控制器，尤其涉及一种手柄控制器信号处理方法。
背景技术：
现代武器系统中角位置伺服控制技术应用于火炮、雷达、光电稳瞄跟踪仪等武器 平台的控制中。手柄、操纵杆等手动操控装置是调转该平台系统、实现人机交互功能的重要 组成部分。随着高速处理器的发展，原有伺服系统的模拟控制器件逐渐被高性能数字式控 制器取代。以DSP为控制核心和数字化接口的测角元件组成的数字角位置伺服控制系统具 有精度高、速度快、稳定性好以及计算机接口简单等优点，极大地提高了武器系统的整体性 能。原有输出为模拟信号的手柄操控器已不适用于数字伺服系统，进而被数字式手柄控制 器所取代。在数字式伺服系统中，其输入角θ i是用数字量表示的，且与系统中的数字式测角 装置中的角度表示方式一致。测角装置将圆周等分成2n个单元，一个等分单元的单位量δ =360° /2η。测角装置的机械零位固定不变，圆周上任意一个角度都可以近似用相对于机 械零位的等分单元个数表示。如果η越大，单位角δ越小，说明分辨率越高。根据工程经 验和考虑计算方便，通常选用数字测角装置数据位数η和手柄输入角位置的数据位数与数 字控制器运算位数一致。比如，某数字角位置伺服控制系统选用16位测角装置。此数字控 制系统的运算位数就是16位，手柄产生数字信号也是16位。角度大小变化见

图1。它的输 出轴旋转一周，角度从0° 360°变化，则转角变化过程是A-B-C-D-A。各点输出十六进制 数、对应十进制数值和表示的角度数见表1。当手动操控时，手柄控制器向角位置伺服控制 系统发送代表输入角度θ i或输入角速度Oi的十六进制数，实现对伺服平台的手动定位与 跟踪控制。表 权利要求
一种手柄控制器信号处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤通过两个A/D转换器对应采集手柄控制器中方位或俯仰电位计输出的电压，获得采样点集合{Xi，i＝1，2，...n}；对采样点集合{Xi，i＝1，2，...n}进行滤波处理，去除其中的野点获得有效样本点集合X有效＝{Xj，j＝1，2，...，m}且m≤n，并求取有效样本点集合X有效＝{Xi，j＝1，2，...，m}的电压数字量均值将电压数字量均值转换成带有正负极性的电压数字量即角增量Δθ，并按以下公式计算上式中，θ当前表示手柄控制的当前角位置量，ω当前表示手柄控制的当前角速度量，θ(KT)表示手柄控制器K个采样控制周期累加的角位置量，Δθ表示手柄控制器在第K采样控制控制周期内的角增量，T表示采样控制周期，ω(KT)表示手柄控制器第K采样控制周期内的瞬时角速度量；将方位或俯仰当前角位置量θ当前和当前角速度量ω当前经通讯接口对应送入数字式伺服系统的方位或俯仰控制通道，此后进行下一个采样控制周期的处理。FSA00000243326800011.tif,FSA00000243326800012.tif,FSA00000243326800013.tif,FSA00000243326800014.tif
2.根据权利要求1所述的手柄控制器信号处理方法，其特征在于，所述采样控制周期T =5ms，采样数据设为16位即DO D15，采样灵敏度设为8位即D4 D11，采样控制周期T 内的前4ms用于对方位电位计或俯仰电位计输出的模拟电压信号进行五次等间隔采样，后 Ims对采集数据进行处理。
3.根据权利要求1所述的手柄控制器信号处理方法，其特征在于，在将所述电压数字 量均值^^换算成带有正负极性的角增量△ θ时，判断第Xm次采样点数据的最高位数是 否为1，若为是，则令Δ θ =J有效;若为否，则令Δθ=-(叉有效+[2a+1] 二进制)补’其中a表示 采样灵敏度的数据位数。
4.根据权利要求1或2或3所述的手柄控制器信号处理方法，其特征在于，还设置了 微调控制步骤，即在每个采样控制周期内，若接到微调开关控制信号，令ω ati= 0，并判断 微调开关控制信号的来源，若微调开关控制信号来自于微调开关的左通道，则令θ ati = θ (ΚΤ)+1，若微调开关控制信号来自于微调开关的右通道，则令θ 3| = θ (κτ)-^将方位 或俯仰当前角位置量θ 和当前角速度量ω 经通讯接口对应送入所述数字式伺服系统 的方位或俯仰控制通道。
5.根据权利要求4所述的手柄控制器信号处理方法，其特征在于，微调控制周期设为 200ms，微调角增量设为士 1。
全文摘要
本发明公开一种手柄控制器信号处理方法，属于伺服控制技术领域。该方法通过A/D转换器采集电位计感知手柄角运动产生的电压信号，然后在采样控制周期内对采样数据依次进行滤波、求均值、正负极性换算，再利用角位置和角速度计算公式获得当前角位置控制量和角速度控制量并且经通讯接口送入数字式伺服系统；此外，本方法在一个采样控制周期内还设置了与手柄控制器上微调开关相对应的微调处理步骤。采用本发明信号处理方法的手柄控制器，能够用普通精度的电位计替代手柄控制器中的高精度力敏传感器，并且还能够对移动速度不同的目标进行手动跟踪，从而使手柄控制器具有精确定位和无级变速的跟踪潜力。
文档编号G01B7/30GK101976048SQ20101026324
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者唐超, 郭栓运, 陈文建, 陈颖 申请人:中国兵器工业第二〇五研究所