一种光电跟踪系统的复合轴控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，包括搜索并接收目标初始方位，控制转台进入目标区域；对搜索获得的信息进行处理，获取粗跟踪信息；根据粗跟踪信息对目标进行追踪，处理目标跟踪结果，控制转台工作，获取精跟踪信息和第一校正值；根据精跟踪信息锁定目标对其进行跟踪，处理目标跟踪结果，驱动快反镜运行，并获取第二校正值；根据第一校正值和第二校正值对大视场范围下运动物体的跟踪信息进行校正。本发明专利技术还公开了一种光电跟踪系统的复合轴控制结构和系统。针对现有技术无法实现大视场环境下运动物体精确追踪的问题，通过粗轴定位、细轴追踪的复合轴设置，可以实现运动物体的大范围、快速响应和高精度跟踪。

A Composite Axis Control Method and System for Photoelectric Tracking System

The invention discloses a compound axis control method for an optoelectronic tracking system, which includes searching and receiving the initial orientation of the target, controlling the turntable to enter the target area, processing the information obtained from the search, obtaining the rough tracking information, tracking the target according to the rough tracking information, processing the target tracking results, and controlling the turntable work. Acquire the precise tracking information and the first correction value; Lock the target according to the precise tracking information, process the tracking result, drive the fast mirror to run, and get the second correction value; Correct the tracking information of the moving object in the wide field of view according to the first correction value and the second correction value. The invention also discloses a composite axis control structure and system of the photoelectric tracking system. Aiming at the problem that the existing technology can not achieve precise tracking of moving objects in large field of view, the complex axis setting of coarse axis positioning and fine axis tracking can realize large-scale, fast response and high-precision tracking of moving objects.

【技术实现步骤摘要】
一种光电跟踪系统的复合轴控制方法及系统
本专利技术属于光电跟踪系统控制领域，具体涉及一种光电跟踪系统的复合轴控制方法。
技术介绍
现代的光电跟踪系统不仅用于常规靶场的动态目标测量，还大量用于空间目标的探测与跟踪、激光光束的高精度定向等领域。光电跟踪系统实现运动物体追踪的方式包括：向目标发射光束，由目标的表面漫反射或装在目标上的角反射器反射光信号，经接收系统转换成比例于目标偏离光轴的角位置误差的电信号，送给伺服系统，驱动跟踪架，使跟踪架上光学系统对准目标。光电跟踪系统是连续跟踪并测量运动目标轨迹参数的系统，光电跟踪系统的目标是具有一定速度和加速度运动的车辆、舰船、飞机、导弹和人造卫星等，其可提供运动目标的空间定位、姿态、结构行为和性能，是运动目标的多功能和高精度的跟踪和测量手段。光电跟踪系统必须具备两个主要特点：一是高精度的角跟踪能力，使其对于细微的角度变化也能及时捕捉到；二是具有快速响应能力，使之对高速目标及其机动变化均能实现快速跟踪性能。在这样的高指标要求下，大气湍流、地基振动等的影响是不可忽略的，是测量过程中必须消除的误差因素。另外，随着发展的需求变化，光电跟踪系统除了要满足反应快、精度高的测量要求外，还需要对大视场范围内运动物体进行追踪，这就要求光电跟踪系统在具有反应快、精度高的能例外，还能够兼容大视场下运动物体追踪的需求。传统大惯量单轴跟踪架由于结构谐振频率及带宽的限制，搭载单轴跟踪架的光电追踪系统对这些高频噪声业已无能为力，罔论满足大视场下的追踪需求。现有技术中，按经典控制理论采用单轴(单变量)的伺服控制系统也出现了困难，它不仅受到宽视场高分辨率、快速响应探测器的限制，同时也受到单轴跟踪架的机械结构谐振频率的限制，不可能有足够的带宽。而现有的双轴光电追踪系统，CN104615153公开了一种基于TMX320F28335浮点DSP的二轴光电跟踪系统，该方案解决的是决现有采用DSP进行控制二轴光电跟踪系统存在跟踪精度低，不便于安装、拆卸及维修的问题，无法解决大视场环境下测量精度的需求。在CN107065560中则公开了一种两轴奇异路径光电跟踪控制方法，主要是为了解决传统稳定跟踪平台不适合要求体积小、空间紧凑的系统在应用中存在过顶盲区的问题，也无法有效的解决大视场环境下，运动物体的高精度光电追踪的需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种光电跟踪系统的复合轴控制方法及系统。本专利技术技术方案的方法，针对传统光电系统控制轴无法实现大视场下运动物体高精度追踪的情况，通过采用复合轴对其进行控制，粗轴进行运动物体捕捉，细轴进行运动物体精确跟踪，从而实现大视场环境下运动物体的高精度追踪。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其特征在于，包括S1搜索并接收目标初始方位，控制转台进入目标区域；S2对搜索获得的信息进行处理，检测目标并识别确认目标，获取粗跟踪信息；S3根据粗跟踪信息对目标进行追踪，处理目标跟踪结果，获取转台控制信号，控制转台工作，获取精跟踪信息和第一校正值；S4根据精跟踪信息锁定目标对其进行跟踪，处理目标跟踪结果，获取快反器控制信号，驱动快反镜运行，并获取第二校正值；S5根据第一校正值和第二校正值对大视场范围下运动物体的跟踪信息进行校正。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S3包括，S31根据粗跟踪信息对目标进行跟踪，获取初始粗跟踪信息；S32对初始粗跟踪信息进行转换和/或处理，获取转台控制信号和/或第一校正值；S33利用转台控制信号控制转台运动，输出第一校正值。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S4包括，S41根据精跟踪信息都对目标进行跟踪，获取初始精跟踪信息；S42对初始精跟踪信息进行转换和/或处理，获取快反镜控制信号和/或第二校正值；S43利用快反镜控制信号控制快反镜的转动，输出第二校正值。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S32中优选采用滤波的方式对初始粗跟踪信息进行校正。作为本专利技术技术方案的一个优选，初始粗跟踪信息优选粗跟踪成像传感器视轴与运动目标之间的角偏差；所述初始精跟踪信息优选精跟踪成像传感器视轴与运动目标之间的角偏差。按照本专利技术的一个方面，提供了一种光电跟踪系统的复合轴控制结构，其特征在于，包括粗轴和细轴，所述粗轴包括依次连接的粗跟踪成像传感器、第一信号转换器和转台，所述细轴包括依次连接的精跟踪成像传感器、第二信号转换器和快反镜；所述粗跟踪成像传感器和精跟踪成像传感器与外部信号输入端相连接；所述快反镜和转台与复合轴控制结构的输出端相连接；且所述转台的输出端与外部信号输入端相连接；信号依次经过外部信号输出端、粗跟踪成像传感器、第一信号转换器和转台后输出第一校正值，转台将所述第一校正值反馈至精跟踪成像传感器的输入端，依次经过精跟踪成像传感器、第二信号转换器和快反镜后输出第二校正值，根据所述第一校正值和第二校正值获取大视场范围下运动物体的精确跟踪信息。作为本专利技术技术方案的一个优选，粗跟踪成像传感器与第一信号转换器之间优选还设有粗跟踪控制器；所述精跟踪成像传感器与第二信号转换器之间优选还设有精跟踪控制器。按照本专利技术的一个方面，提供了一种光电跟踪系统的复合轴控制系统，其特征在于，包括搜索模块，用于搜索并接收目标初始方位，控制转台进入目标区域；信息处理模块，用于对搜索获得的信息进行处理，检测目标并识别确认目标，获取粗跟踪信息；粗跟踪模块，用于根据粗跟踪信息对目标进行追踪，处理目标跟踪结果，获取转台控制信号，控制转台工作，获取精跟踪信息和第一校正值；精跟踪模块，用于根据精跟踪信息锁定目标对其进行跟踪，处理目标跟踪结果，获取快反器控制信号，驱动快反镜运行，并获取第二校正值；跟踪值校正模块，用于根据第一校正值和第二校正值对大视场范围下运动物体的跟踪信息进行校正。作为本专利技术技术方案的一个优选，粗跟踪控制模块包括，粗跟踪成像模块，用于根据粗跟踪信息对目标进行跟踪，获取初始粗跟踪信息；第一信号转换模块，用于对初始粗跟踪信息进行转换和/或处理，获取转台控制信号和/或第一校正值；粗跟踪控制模块，用于利用转台控制信号控制转台运动，输出第一校正值。作为本专利技术技术方案的一个优选，精跟踪控制模块包括，精跟踪成像模块，用于根据精跟踪信息都对目标进行跟踪，获取初始精跟踪信息；第二信号转换模块，用于对初始精跟踪信息进行转换和/或处理，获取快反镜控制信号和/或第二校正值；精跟踪控制模块，用于利用快反镜控制信号控制快反镜的转动，输出第二校正值。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1)本专利技术技术方案的方法，采用复合轴的方式对光电跟踪系统进行控制，其中粗轴捕获运动物体的踪迹并进行跟踪，细轴根据粗轴跟踪的误差，对运动物体进行精确跟踪校正，这种两级成像传感器和信息处理器获取场景中目标运动信息，控制主轴和子轴协调工作，实现大范围、快速响应和高精度跟踪。2)本专利技术技术方案的方法，对粗跟踪成像传感器视轴之间的角偏差、对目标的位置和运动角速度等先进行预测滤波处理，预测下一时刻转台应转动的正确位置，以此来控制伺服系统中转台的转动，从而实现粗轴对运动物体的准确捕获。3)本专利技术技术方案的方法，将精跟踪得到成像传感器视轴之间的角偏差转换为快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其特征在于，包括S1搜索并接收目标初始方位，控制转台进入目标区域；S2对搜索获得的信息进行处理，检测目标并识别确认目标，获取粗跟踪信息；S3根据粗跟踪信息对目标进行追踪，处理目标跟踪结果，获取转台控制信号，控制转台工作，获取精跟踪信息和第一校正值；S4根据精跟踪信息锁定目标对其进行跟踪，处理目标跟踪结果，获取快反器控制信号，驱动快反镜运行，并获取第二校正值；S5根据第一校正值和第二校正值对大视场范围下运动物体的跟踪信息进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其特征在于，包括S1搜索并接收目标初始方位，控制转台进入目标区域；S2对搜索获得的信息进行处理，检测目标并识别确认目标，获取粗跟踪信息；S3根据粗跟踪信息对目标进行追踪，处理目标跟踪结果，获取转台控制信号，控制转台工作，获取精跟踪信息和第一校正值；S4根据精跟踪信息锁定目标对其进行跟踪，处理目标跟踪结果，获取快反器控制信号，驱动快反镜运行，并获取第二校正值；S5根据第一校正值和第二校正值对大视场范围下运动物体的跟踪信息进行校正。2.根据权利要求1所述的一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其中，所述步骤S3包括，S31根据粗跟踪信息对目标进行跟踪，获取初始粗跟踪信息；S32对初始粗跟踪信息进行转换和/或处理，获取转台控制信号和/或第一校正值；S33利用转台控制信号控制转台运动，输出第一校正值。3.根据权利要求1或2所述的一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其中，所述步骤S4包括，S41根据精跟踪信息都对目标进行跟踪，获取初始精跟踪信息；S42对初始精跟踪信息进行转换和/或处理，获取快反镜控制信号和/或第二校正值；S43利用快反镜控制信号控制快反镜的转动，输出第二校正值。4.根据权利要求2或3所述的一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其中，所述步骤S32中优选采用滤波的方式对初始粗跟踪信息进行校正。5.根据权利要求2或3所述的一种光电跟踪系统的复合轴控制方法，其中，所述初始粗跟踪信息优选粗跟踪成像传感器视轴与运动目标之间的角偏差；所述初始精跟踪信息优选精跟踪成像传感器视轴与运动目标之间的角偏差。6.一种光电跟踪系统的复合轴控制结构，其特征在于，包括粗轴和细轴，所述粗轴包括依次连接的粗跟踪成像传感器、第一信号转换器和转台，所述细轴包括依次连接的精跟踪成像传感器、第二信号转换器和快反镜；所述粗跟踪成像传感器和精跟踪成像传感器与外部信号输入端相连接；所述快反镜和转台与复合轴控制结构的输出端相连接；且所述转台的输出端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘君，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42