程 剛，杜言魯，齊 媛，王明超，寧 飛，李冰崖

（西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西 西安 710065）

引言

隨著光學(xué)、光電子、精密機(jī)械、自動(dòng)控制、信息處理等技術(shù)的發(fā)展，光電系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于成像探測(cè)、偵察監(jiān)視、態(tài)勢(shì)感知、對(duì)抗打擊等軍民應(yīng)用領(lǐng)域。萬(wàn)向架平臺(tái)作為光電系統(tǒng)裝備的關(guān)鍵組成部分，為系統(tǒng)裝備提供負(fù)載支撐、傳感通道、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、環(huán)境防護(hù)等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)隔離、平臺(tái)穩(wěn)定、掃描機(jī)動(dòng)等系統(tǒng)性能。為提升光電系統(tǒng)裝備作用距離、成像分辨率等性能以及多任務(wù)、多功能集成實(shí)現(xiàn)，尤其在裝備系統(tǒng)質(zhì)量、包絡(luò)構(gòu)型等方面嚴(yán)格受限的情況下（如機(jī)載大范圍偵察感知類光電系統(tǒng)裝備），對(duì)光電萬(wàn)向架平臺(tái)提出了更多、更高的要求，如集成更多的任務(wù)傳感器、更多的系統(tǒng)參數(shù)配置、更高的擾動(dòng)隔離性能、3 軸全維度穩(wěn)定與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償能力等，需要結(jié)合相關(guān)支撐技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)體系創(chuàng)新、構(gòu)型布局創(chuàng)新、性能創(chuàng)新的新型光電萬(wàn)向架平臺(tái)。

1 機(jī)載光電平臺(tái)萬(wàn)向架技術(shù)需求

隨著高性能有人/無(wú)人的旋轉(zhuǎn)翼、固定翼以及尾槳噴氣式機(jī)載平臺(tái)光電瞄準(zhǔn)跟蹤、偵察感知、壓制對(duì)抗等裝備技術(shù)的發(fā)展，要求在光電平臺(tái)內(nèi)集成的任務(wù)傳感器日益增多，集成度日益增高，涉及多波段共光路望遠(yuǎn)單元、多視場(chǎng)成像傳感器、照明/瞄準(zhǔn)/指示單元、高精度航姿慣性單元等[1-3]。其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)包括：多任務(wù)傳感器集成、任務(wù)傳感器性能更優(yōu)、萬(wàn)向架平臺(tái)穩(wěn)定性能更高、像移運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償能力更強(qiáng)等，因此，對(duì)光電平臺(tái)萬(wàn)向架提出了新的技術(shù)需求。

1）任務(wù)傳感器集成與參數(shù)優(yōu)化需求。

機(jī)載光電系統(tǒng)最基本的任務(wù)功能是接收目標(biāo)輻射、反射的光譜信息，在全天候、寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景的遠(yuǎn)距離、高分辨率成像。這需要在光電萬(wàn)向架內(nèi)集成可見(jiàn)光、紅外、微光等被動(dòng)式成像光電傳感器，甚至需要集成測(cè)距機(jī)、照射器、指示器、跟蹤器等主動(dòng)式激光傳感器，以增強(qiáng)系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行能力。同時(shí)，為了使任務(wù)傳感器作用距離更遠(yuǎn)、分辨率更高，需要光電傳感器光學(xué)鏡頭焦距更長(zhǎng)、入瞳口徑更大，這些要求都會(huì)造成光電任務(wù)傳感器負(fù)載構(gòu)型包絡(luò)增大，在載機(jī)平臺(tái)總體邊界約束一定的前提下，對(duì)光電萬(wàn)向架平臺(tái)任務(wù)傳感器布局空間提出了更高的需求。由于機(jī)載光電系統(tǒng)中傳統(tǒng)框架式內(nèi)萬(wàn)向架機(jī)構(gòu)的存在，嚴(yán)重制約了光電萬(wàn)向架任務(wù)傳感器布局空間占比，光電系統(tǒng)功能增強(qiáng)和性能提升受到限制。

2）3 軸高精度穩(wěn)定需求。

目前，傳統(tǒng)的機(jī)載光電萬(wàn)向架要達(dá)到優(yōu)于10 μrad 的穩(wěn)定精度，均采用了“萬(wàn)向環(huán)架+FSM”的粗精二級(jí)組合穩(wěn)定技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)約5 μrad 的穩(wěn)定精度。FSM 通常置于系統(tǒng)光路中，驅(qū)動(dòng)光學(xué)反射元件直接操控光軸，受FSM 機(jī)構(gòu)自身承載能力和性能要求的限制，傳感器光學(xué)設(shè)計(jì)自由度-反射元件接收光線的一致性和入射口徑等受到影響，導(dǎo)致光學(xué)設(shè)計(jì)難度增加。傳統(tǒng)的機(jī)載光電萬(wàn)向架都屬于兩軸穩(wěn)定，系統(tǒng)對(duì)由于環(huán)架運(yùn)動(dòng)耦合導(dǎo)致的第3 軸擾動(dòng)無(wú)法克服，使得系統(tǒng)性能提升受限。例如，傳統(tǒng)的方位/俯仰兩環(huán)架光電系統(tǒng)由于缺少第3 個(gè)穩(wěn)定軸，失穩(wěn)造成“過(guò)頂”跟蹤性能下降。另外，傳統(tǒng)的機(jī)載光電萬(wàn)向架由于穩(wěn)定環(huán)架中的軸承非線性摩擦、環(huán)架結(jié)構(gòu)諧振特性限制，導(dǎo)致穩(wěn)定環(huán)架伺服帶寬受限，穩(wěn)定性能難以進(jìn)一步提升。傳統(tǒng)機(jī)載光電萬(wàn)向架增加第3 個(gè)穩(wěn)定環(huán)架會(huì)進(jìn)一步壓縮任務(wù)傳感器集成和優(yōu)化空間，同時(shí)給伺服穩(wěn)定控制帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。

3）圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償需求。

高性能機(jī)載光電偵察系統(tǒng)都存在克服像旋運(yùn)動(dòng)，以及高質(zhì)量成像過(guò)程中平臺(tái)前向運(yùn)動(dòng)和掃描運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償需求。像旋運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像分析處理、圖像視頻觀感均產(chǎn)生不利影響，平臺(tái)前向運(yùn)動(dòng)和掃描運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致光電探測(cè)器積分過(guò)程中探測(cè)器與目標(biāo)區(qū)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而降低系統(tǒng)成像質(zhì)量。傳統(tǒng)的FSM 掃描運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償同樣會(huì)導(dǎo)致傳感器光學(xué)單元設(shè)計(jì)難度增加，只有通過(guò)穩(wěn)定萬(wàn)向架實(shí)現(xiàn)圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是最佳選擇。

2 機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)技術(shù)現(xiàn)狀

機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)主要功能是：提供光電系統(tǒng)與裝載平臺(tái)的組合集成接口；為系統(tǒng)集成的光學(xué)單元和光電任務(wù)傳感器負(fù)載提供支撐；為光電系統(tǒng)提供特定的光譜傳輸通道,確保場(chǎng)景與目標(biāo)的反射、輻射光譜信號(hào)高效進(jìn)入內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)和任務(wù)傳感器；提供相應(yīng)的環(huán)架伺服機(jī)構(gòu)以及自由度運(yùn)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)任務(wù)負(fù)載按照特定的范圍、速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)調(diào)轉(zhuǎn)、指向或者機(jī)動(dòng)；通過(guò)減振裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)翼等振動(dòng)進(jìn)行高效隔離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)架自由度穩(wěn)定；通過(guò)不同構(gòu)型的密封殼體組合，實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)在各種應(yīng)用環(huán)境中對(duì)濕、熱、鹽霧、電磁等環(huán)境因素的物理防護(hù)[4-7]。

目前，機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)差異主要體現(xiàn)在環(huán)架配置和隔振形式上，按照環(huán)架配置和自由度主要分為兩軸兩環(huán)架和兩軸多環(huán)架萬(wàn)向架平臺(tái)，按照隔振形式可分為外置整體隔振和內(nèi)置隔振萬(wàn)向架，各環(huán)架均采用齒輪副傳動(dòng)的伺服電機(jī)或者力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式，環(huán)架軸系采用傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承支撐。兩軸兩環(huán)架通常為外置整體隔振，環(huán)架軸配置分別為方位/俯仰和橫滾/俯仰萬(wàn)向架，比如以色列光電工業(yè)公司的Condor2 LOROP相機(jī)萬(wàn)向架平臺(tái)，如圖1 所示。兩軸多環(huán)架萬(wàn)向架平臺(tái)最典型的環(huán)架配置為方位/俯仰外環(huán)架與方位/俯仰內(nèi)環(huán)架，在內(nèi)外環(huán)架之間設(shè)置隔振裝置，如圖2（a）所示。也有內(nèi)外環(huán)架之間采用剛性組合的，比如FLIR 公司的BRITE Star Block II 萬(wàn)向架，如圖2（b）所示。

圖 1 外置整體隔振兩軸兩環(huán)架萬(wàn)向架Fig.1 Dual-axis and dual-frame gimbal mount with external integral vibration isolation

圖 2 兩軸多環(huán)架萬(wàn)向架Fig.2 Dual-axis and multi-frame gimbal mount

傳統(tǒng)的機(jī)載光電平臺(tái)萬(wàn)向架存在環(huán)架軸系非線性摩擦，萬(wàn)向架結(jié)構(gòu)剛性對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定性能限制，萬(wàn)向架結(jié)構(gòu)帶來(lái)的任務(wù)負(fù)載有效布局空間壓縮等問(wèn)題。針對(duì)光電系統(tǒng)更遠(yuǎn)距離的高清穩(wěn)定成像，要求光電平臺(tái)對(duì)傳感器瞄準(zhǔn)線的穩(wěn)定精度優(yōu)于10 μrad，甚至達(dá)到5 μrad 或者更高。目前基于傳統(tǒng)萬(wàn)向架平臺(tái)慣性速率反饋或者“粗精組合”的二級(jí)穩(wěn)定精度難以滿足要求，即使采用“粗精組合”的二級(jí)穩(wěn)定需要在系統(tǒng)光路中設(shè)置二維快速反射鏡機(jī)構(gòu)，大大增加了系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)和裝調(diào)復(fù)雜程度。

3 國(guó)外機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)技術(shù)創(chuàng)新

目前，國(guó)內(nèi)外機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)以兩軸四環(huán)架萬(wàn)向架最為典型，這類光電萬(wàn)向架系統(tǒng)已廣泛裝備在多種型號(hào)的有人、無(wú)人航空平臺(tái)上。隨著技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了許多新型機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)，其技術(shù)差別主要體現(xiàn)在內(nèi)萬(wàn)向架上，包括軸系環(huán)架組合關(guān)系以及驅(qū)動(dòng)支撐方式、振動(dòng)隔離方式等方面。依據(jù)L3 PV Labs 公司Mike Lewis 的萬(wàn)向架代際劃分[8]，光電穩(wěn)定萬(wàn)向架平臺(tái)可以劃分為5 代，如表1 所示。國(guó)外機(jī)載光電系統(tǒng)除采用第3 代萬(wàn)向架外，還研發(fā)設(shè)計(jì)了基于第4 代第5 代萬(wàn)向架的機(jī)載光電裝備產(chǎn)品，以L3 Wescam 公司、L3 PV Labs 公司的新型萬(wàn)向架技術(shù)最為典型。其中，第4 代無(wú)約束驅(qū)動(dòng)-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架和第5 代并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架逐步突破了傳統(tǒng)穩(wěn)定萬(wàn)向架力矩直接驅(qū)動(dòng)、環(huán)架結(jié)構(gòu)構(gòu)型/剛性約束、支撐軸承非線性摩擦等缺陷，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于5 μrad 的穩(wěn)定精度。

表 1 光電萬(wàn)向架平臺(tái)代際劃分Table 1 Generational classification of optoelectronic gimbal mount platform

3.1 無(wú)約束驅(qū)動(dòng)-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架

第4 代光電萬(wàn)向架平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)主要包括：內(nèi)外環(huán)架主動(dòng)隨動(dòng)、被動(dòng)隔離、內(nèi)環(huán)架音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)、有實(shí)際的物理環(huán)架軸系等[9-12]。相比第3 代光電萬(wàn)向架平臺(tái)，第4 代優(yōu)點(diǎn)有：分布式直線音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，充分利用光學(xué)艙內(nèi)空間實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩最優(yōu)化，同時(shí)結(jié)合中心萬(wàn)向軸系簡(jiǎn)化了內(nèi)環(huán)架空間構(gòu)型，為提升光電任務(wù)傳感器布局空間創(chuàng)造了條件。這種實(shí)際存在物理軸系的萬(wàn)向架利于環(huán)架軸系位置傳感器的配置和信息獲取，例如美國(guó)Huges 公司發(fā)明專利Gimbal vibration isolation system，公布了基于萬(wàn)向球軸承的內(nèi)萬(wàn)向架，結(jié)合空間位姿解算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)萬(wàn)向架音圈電機(jī)輸出和光電任務(wù)傳感器瞄準(zhǔn)線的穩(wěn)定指向控制。這種萬(wàn)向架的不利因素包括：物理軸系或者萬(wàn)向機(jī)構(gòu)中依然存在非線性結(jié)構(gòu)摩擦擾動(dòng)，影響系統(tǒng)伺服控制性能；物理軸系對(duì)光電任務(wù)傳感器布局依然存在制約和限制，在系統(tǒng)艙內(nèi)中心布局軸系會(huì)影響光電任務(wù)傳感器或者光學(xué)鏡頭的最佳布局位置；邊緣布局由于負(fù)載布局的非對(duì)稱會(huì)影響內(nèi)萬(wàn)向架平臺(tái)的承載能力和穩(wěn)定性；由于內(nèi)外萬(wàn)向架軸系基準(zhǔn)偏離，導(dǎo)致系統(tǒng)隨動(dòng)過(guò)程中光電任務(wù)傳感器瞄準(zhǔn)線位姿解算復(fù)雜。

L3 Wescam 公司發(fā)布的基于無(wú)約束驅(qū)動(dòng)-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架專利技術(shù)，研發(fā)形成的MX 系列裝備產(chǎn)品,有25/25D、20/20D 以及15/15D，如圖3 所示。通過(guò)沿俯仰軸兩側(cè)布置的彈簧阻尼被動(dòng)隔離裝載平臺(tái)振動(dòng)，內(nèi)萬(wàn)向架采用中心樞軸支撐，采用4 個(gè)二維音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)萬(wàn)向架與光電任務(wù)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)3 軸有限行程運(yùn)動(dòng)，采用電容式角度位置傳感器獲得內(nèi)萬(wàn)向架各軸角度位置，采用偏心機(jī)構(gòu)進(jìn)行彈簧隔離器靜態(tài)位移補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了傳感器瞄準(zhǔn)線優(yōu)于5 μrad 的穩(wěn)定精度。

3.2 并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架

并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架即第5 代萬(wàn)向架與以往的光電萬(wàn)向架平臺(tái)有了根本的改變，主要表現(xiàn)為并聯(lián)式內(nèi)萬(wàn)向架、無(wú)物理內(nèi)環(huán)架機(jī)構(gòu)、主被動(dòng)振動(dòng)隔離方式等[13-15]。并聯(lián)式內(nèi)萬(wàn)向環(huán)架基于隔離器和驅(qū)動(dòng)器相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的并聯(lián)組合關(guān)系，可以有效利用光電系統(tǒng)艙內(nèi)空間，避免環(huán)架與負(fù)載布局對(duì)空間最優(yōu)位置的沖突，同時(shí)也簡(jiǎn)化了環(huán)架位置到瞄準(zhǔn)線位置的轉(zhuǎn)換關(guān)系。無(wú)物理內(nèi)環(huán)架機(jī)構(gòu)，通過(guò)一體式的隔離支撐機(jī)構(gòu)以及線性音圈電機(jī)對(duì)任務(wù)負(fù)載的直接驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，大幅度節(jié)省了系統(tǒng)艙內(nèi)空間，并消除了物理框架結(jié)構(gòu)諧振對(duì)穩(wěn)定環(huán)架伺服帶寬的約束限制，以及傳統(tǒng)軸承支撐結(jié)構(gòu)中的非線性摩擦擾動(dòng)。主被動(dòng)復(fù)合振動(dòng)隔離，充分結(jié)合了被動(dòng)隔離方式對(duì)高頻段區(qū)域的優(yōu)異隔離性能，以及主動(dòng)隔離方式對(duì)諧振頻段區(qū)域的優(yōu)異隔離性能。這種萬(wàn)向架平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定性能足以達(dá)到傳統(tǒng)萬(wàn)向架與FSM 組合穩(wěn)定性能精度，例如L3 PV Labs 公司的并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架以及相應(yīng)的系統(tǒng)產(chǎn)品，如圖4 所示。這種萬(wàn)向架平臺(tái)技術(shù)同時(shí)對(duì)6 自由度柔性支撐隔離設(shè)計(jì)、二維線性音圈電機(jī)設(shè)計(jì)、無(wú)軸虛擬環(huán)架角度位置感知、3 軸6DOF 耦合控制等關(guān)鍵支撐技術(shù)提出了新要求。

圖 4 L3 PVLabs 公司并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架Fig.4 Parallel-type active following gimbal mount by L3 PVLabs company

國(guó)外先進(jìn)的第4 代和第5 代機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)特性如表2 所示。由表2 可知，采用了第5 代萬(wàn)向架技術(shù)的L3 PVLabs 產(chǎn)品在光電系統(tǒng)負(fù)載/萬(wàn)向架質(zhì)量比大于0.5 的前提下，均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于5 μrad 的穩(wěn)定精度。這些新一代萬(wàn)向架平臺(tái)具有明顯的承載能力和穩(wěn)定性能優(yōu)勢(shì)，對(duì)于國(guó)內(nèi)先進(jìn)機(jī)載光電裝備研發(fā)具有借鑒意義。

表 2 國(guó)外先進(jìn)萬(wàn)向架平臺(tái)性能對(duì)比Table 2 Performance comparison of foreign advanced gimbal mount platforms

4 新型機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

國(guó)外新型的第4 代、第5 代機(jī)載光電萬(wàn)向架平臺(tái)具有線性音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)、彈性陣列主被動(dòng)隔離等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，另外還涉及到主動(dòng)振動(dòng)隔離、3 軸多自由度伺服控制等技術(shù)[16-21]。這些工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)萬(wàn)向架技術(shù)有著顯著差異，同時(shí)需要相應(yīng)的關(guān)鍵器件技術(shù)支持，例如寬間隙高輸出線性電機(jī)、非接觸式相對(duì)位置傳感器等。為了研發(fā)新型的光電萬(wàn)向架平臺(tái)，需要開(kāi)展以下關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究：

1）主被動(dòng)擾動(dòng)隔離技術(shù)

新型的并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架需對(duì)系統(tǒng)裝載平臺(tái)到外環(huán)架，進(jìn)而再到內(nèi)環(huán)架的寬頻段擾動(dòng)進(jìn)行被動(dòng)隔離，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電任務(wù)負(fù)載的虛擬環(huán)架軸系支撐。支撐隔離裝置需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)外部擾動(dòng)被動(dòng)隔離和光電任務(wù)負(fù)載支撐，其設(shè)計(jì)特性與擾動(dòng)主動(dòng)隔離、電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及穩(wěn)定控制等高度相關(guān)，需要開(kāi)展支撐隔離裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系和驅(qū)動(dòng)組合關(guān)系研究，以及主動(dòng)振動(dòng)控制方法研究。

2）寬間隙高輸出線性電機(jī)

通過(guò)線性電機(jī)輸出力遠(yuǎn)端布局，對(duì)負(fù)載產(chǎn)生力矩，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向架各軸向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)電機(jī)輸出控制產(chǎn)生“阻尼力”，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)主動(dòng)隔離。這些多軸多自由度運(yùn)動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，即電機(jī)磁體與線圈運(yùn)動(dòng)平面法向的大間隙，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電磁耦合過(guò)程中嚴(yán)重漏磁，使輸出力幅值和線性下降；通過(guò)提高線圈工作電流增大輸出力，會(huì)造成線圈快速過(guò)熱，影響其可靠性。

3）非接觸式相對(duì)位置感知技術(shù)

第5 代并聯(lián)式-主動(dòng)隨動(dòng)萬(wàn)向架多軸環(huán)架工作過(guò)程中耦合了光電任務(wù)負(fù)載的平動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)外環(huán)架之間的隨動(dòng)控制要求，實(shí)時(shí)感知內(nèi)外環(huán)架間的角度位置，傳統(tǒng)環(huán)架中定子/轉(zhuǎn)子形式的旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器、電容式角度位置傳感器等無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種平動(dòng)，回轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)中角度位置傳感，需要研發(fā)復(fù)合運(yùn)動(dòng)中單一傳感角度運(yùn)動(dòng)的新型角度位置傳感器。

4）6 自由度萬(wàn)向架MIMO 解耦控制

新型光電萬(wàn)向架平臺(tái)采用3 軸3 回轉(zhuǎn)自由度或者3 軸6 自由度運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定控制涉及驅(qū)動(dòng)電機(jī)參考空間到內(nèi)環(huán)架參考空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)電機(jī)到內(nèi)環(huán)架參考空間的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)換，以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)單元運(yùn)動(dòng)自由度與內(nèi)環(huán)架運(yùn)動(dòng)自由度之間的冗余、解耦等。此外，在工程實(shí)踐中還需要考慮任務(wù)負(fù)載自身屬性的質(zhì)量不平衡、慣量耦合、支撐單元?jiǎng)偠确菍?duì)稱等因素影響，因此振動(dòng)主動(dòng)隔離以及內(nèi)環(huán)架穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)控制復(fù)雜度等大幅度提高。

5 結(jié)論

高性能機(jī)載光電裝備發(fā)展對(duì)光電平臺(tái)萬(wàn)向架提出更高的布局空間、運(yùn)動(dòng)控制和穩(wěn)定性能要求，國(guó)外先進(jìn)的第4 代、第5 代光電平臺(tái)萬(wàn)向架在突破傳統(tǒng)萬(wàn)向架性能的基礎(chǔ)上采用新的技術(shù)體制，實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的平臺(tái)承載能力和平臺(tái)穩(wěn)定性能。為了國(guó)內(nèi)機(jī)載光電裝備產(chǎn)品性能提升，需要研究分析國(guó)內(nèi)外新型光電萬(wàn)向架技術(shù)差異，持續(xù)不斷地開(kāi)拓研究新型光電萬(wàn)向架總體構(gòu)型方案，對(duì)相關(guān)的關(guān)鍵支撐和集成驗(yàn)證技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。