一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，首先采集單桿數(shù)據(jù)X0；其次X0進(jìn)行死區(qū)處理，輸出X1；再對(duì)X1進(jìn)行歸一化處理，輸出X2；對(duì)X2進(jìn)行一階低通濾波處理，輸出X3；對(duì)X3進(jìn)行二次函數(shù)運(yùn)算，輸出X4；對(duì)X4進(jìn)行限幅處理，輸出X5；將圖像處理系統(tǒng)運(yùn)算后的誤差e加上綜合補(bǔ)償數(shù)據(jù)X5得到綜合誤差信號(hào)err，并將err加入伺服系統(tǒng)位置環(huán)校正環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明通過(guò)單桿完成對(duì)跟蹤誤差的補(bǔ)償或者對(duì)光軸指向的偏移，從而提高光電跟蹤儀的跟蹤精度或者指向需要的瞄準(zhǔn)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，主要涉及一種自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，尤其 涉及一種光電跟蹤儀在自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下，存在一定跟蹤誤差需要補(bǔ)償或者在自動(dòng)跟蹤的狀 態(tài)下需要使光軸指向偏離跟蹤點(diǎn)的操作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光電跟蹤儀是一種借助光電探測(cè)器（電視、紅外、激光器等），經(jīng)信號(hào)處理，由伺 服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)使設(shè)備光軸指向被探測(cè)目標(biāo)的光機(jī)電一體化設(shè)備，大都具有自動(dòng)跟蹤和手 動(dòng)跟蹤功能，自動(dòng)跟蹤是指光電跟蹤儀伺服系統(tǒng)采用圖像處理系統(tǒng)輸出的目指偏差閉環(huán)驅(qū) 動(dòng)光軸指向目標(biāo)的過(guò)程，而手動(dòng)跟蹤是指操縱手利用單桿設(shè)備操作轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)指向目標(biāo)的過(guò) 程。所以光電跟蹤儀操縱臺(tái)上具有單桿設(shè)備（簡(jiǎn)稱單桿），給操縱手提供了在手動(dòng)狀態(tài)下， 進(jìn)行設(shè)備光軸的調(diào)整的功能，完成目標(biāo)的手動(dòng)搜索、跟蹤。該方法單桿調(diào)整量的疊加位置 為光電跟蹤儀伺服系統(tǒng)速度環(huán)路的入口，其位置環(huán)路在單桿操作時(shí)處于無(wú)效狀態(tài)（見(jiàn)附圖 1)，對(duì)相對(duì)快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)無(wú)法進(jìn)行瞄準(zhǔn)，如果在自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下使用該方法，受自動(dòng)跟蹤 狀態(tài)下速度環(huán)外層位置閉環(huán)的作用，該補(bǔ)償量不僅難以做到1 :1補(bǔ)償，而且該補(bǔ)償量將被 位置環(huán)路抵消掉，使補(bǔ)償失效，除非所加補(bǔ)償量能跟隨目標(biāo)輸入速度，但實(shí)際中操縱手在探 測(cè)器上觀察到的是位置偏差，而不是速度變化，該法不可取，且未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。光電跟蹤儀 在目標(biāo)的跟蹤過(guò)程中，為了提高跟蹤精度，會(huì)采用II型系統(tǒng)，II型系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)目標(biāo)、勻速目 標(biāo)理論上都是無(wú)差跟蹤，對(duì)勻加速目標(biāo)會(huì)存在相對(duì)穩(wěn)定的滯后誤差，對(duì)該誤差進(jìn)行補(bǔ)償可 進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，直觀的補(bǔ)償方法是：偏移圖像處理系統(tǒng)的解算中心點(diǎn)，此法理論上是 可行的，在實(shí)際工程中首先需要增加與圖像處理系統(tǒng)的單桿數(shù)據(jù)接口，同時(shí)增加了圖像處 理系統(tǒng)的運(yùn)算量；其次目標(biāo)跟蹤過(guò)程是一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)過(guò)程，執(zhí)行動(dòng)作的是伺服系統(tǒng)，圖像處 理系統(tǒng)對(duì)該過(guò)程的理解不同于伺服系統(tǒng)，采用該方法將增加實(shí)施的復(fù)雜度；另外伺服系統(tǒng) 的運(yùn)算周期遠(yuǎn)高于圖像處理系統(tǒng)的運(yùn)算周期，從實(shí)時(shí)性角度考慮，該方法不是最優(yōu)的，且未 見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。本發(fā)明公布的方法是利用伺服系統(tǒng)基本環(huán)路特性，通過(guò)單桿補(bǔ)償光電跟蹤儀 自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的跟蹤誤差或者在自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下偏移光軸指向，該方法充分利用了傳統(tǒng) 單桿功能的數(shù)據(jù)接口，并不影響圖像處理系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的處理，且能保證實(shí)時(shí)性最高。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)的文章、資料、專利對(duì)本發(fā)明要描述的在自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿 補(bǔ)償方法未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方 法，以便在光電跟蹤儀處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下，通過(guò)單桿完成對(duì)跟蹤誤差的補(bǔ)償或者對(duì)光軸 指向的偏移，從而提1?光電跟蹤儀的跟蹤精度或者指向需要的貓準(zhǔn)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在于：對(duì)光電跟蹤 儀單桿在方位和俯仰兩個(gè)通道均采用以下步驟進(jìn)行補(bǔ)償：
[0008] 步驟1 :采集單桿數(shù)據(jù)X。；
[0009] 步驟2 :對(duì)步驟1采集的單桿數(shù)據(jù)X。進(jìn)行死區(qū)處理，輸出Xi ;
[0010] 步驟3 :對(duì)Xi進(jìn)行歸一化處理，輸出X2 ;
[0011] 步驟4 :判斷設(shè)備是否處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，如"是"則執(zhí)行步驟5,如"否"則執(zhí)行其 他操縱；
[0012] 步驟5 :對(duì)X2進(jìn)行一階低通濾波處理，輸出X3 ;
[0013] 步驟6 :對(duì)X3進(jìn)行二次函數(shù)運(yùn)算，輸出X4 ;
[0014] 步驟7 :對(duì)X4進(jìn)行限幅處理，輸出X5 ;
[0015] 步驟8 :將圖像處理系統(tǒng)運(yùn)算后的誤差e加上步驟7處理后的綜合補(bǔ)償數(shù)據(jù)X5得 到綜合誤差信號(hào)err，并將err加入伺服系統(tǒng)位置環(huán)校正環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償；
[0016] 步驟9 :等待下一個(gè)采樣時(shí)刻，如果采樣時(shí)刻到，則返回步驟1，否則繼續(xù)等待。
[0017] 進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特 征在于：步驟2中死區(qū)處理過(guò)程為：判斷采樣單桿數(shù)據(jù)\的絕對(duì)值是否小于ξ，若小于ξ， 則輸出單桿數(shù)據(jù)&為〇,若大于ξ，則判斷采樣單桿數(shù)據(jù)Χ〇是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，若為正數(shù)，則 輸出單桿數(shù)據(jù)&為\減ξ，若為負(fù)數(shù)，則輸出單桿數(shù)據(jù)&為\加 ξ ;ξ為單桿死區(qū)門限 值。
[0018] 進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特 征在于：?jiǎn)螚U死區(qū)門限值取不對(duì)單桿進(jìn)行操縱的狀態(tài)下，單桿數(shù)據(jù)\絕對(duì)值的最大值。
[0019] 進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其 特征在于：步驟3中歸一化處理過(guò)程為將Xi乘以歸一化系數(shù)k得到Χ 2 ;歸一化系數(shù)k為

【權(quán)利要求】
1. 一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在于：對(duì)光電跟蹤儀單桿 在方位和俯仰兩個(gè)通道均采用以下步驟進(jìn)行補(bǔ)償： 步驟1:采集單桿數(shù)據(jù)χ〇; 步驟2 :對(duì)步驟1采集的單桿數(shù)據(jù)\進(jìn)行死區(qū)處理，輸出Xi ; 步驟3 :對(duì)Xi進(jìn)行歸一化處理，輸出X2 ; 步驟4 :判斷設(shè)備是否處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，如"是"則執(zhí)行步驟5,如"否"則執(zhí)行其他操 縱； 步驟5 :對(duì)X2進(jìn)行一階低通濾波處理，輸出X3 ; 步驟6 :對(duì)X3進(jìn)行二次函數(shù)運(yùn)算，輸出X4 ; 步驟7 :對(duì)X4進(jìn)行限幅處理，輸出X5 ; 步驟8 :將圖像處理系統(tǒng)運(yùn)算后的誤差e加上步驟7處理后的綜合補(bǔ)償數(shù)據(jù)X5得到綜 合誤差信號(hào)err，并將err加入伺服系統(tǒng)位置環(huán)校正環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償； 步驟9 :等待下一個(gè)采樣時(shí)刻，如果采樣時(shí)刻到，則返回步驟1，否則繼續(xù)等待。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在 于：步驟2中死區(qū)處理過(guò)程為：判斷采樣單桿數(shù)據(jù)\的絕對(duì)值是否小于ξ，若小于ξ，則輸 出單桿數(shù)據(jù)&為〇,若大于ξ，則判斷采樣單桿數(shù)據(jù)Χ〇是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，若為正數(shù)，則輸出 單桿數(shù)據(jù)&為\減ξ，若為負(fù)數(shù)，則輸出單桿數(shù)據(jù)&為\加 ξ ;ξ為單桿死區(qū)門限值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在 于：?jiǎn)螚U死區(qū)門限值取不對(duì)單桿進(jìn)行操縱的狀態(tài)下，單桿數(shù)據(jù)\絕對(duì)值的最大值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在 于：步驟3中歸一化處理過(guò)程為將\乘以歸一化系數(shù)k得到Χ2 ;歸一化系數(shù)k為
為將單桿向通道補(bǔ)償方向推至最大位置后，所采集的單桿數(shù)據(jù)的絕對(duì)值的最大值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在 于：步驟5中一階低通濾波帶寬為2Hz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征在 于：步驟6中二次函數(shù)運(yùn)算為：如果Xi為正，則X 4 = X32,如果Xi為負(fù)，則X4 = -X32。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光電跟蹤儀自動(dòng)跟蹤狀態(tài)下的單桿補(bǔ)償方法，其特征 在于：步驟7中限幅處理過(guò)程為：取Χ5= λ XX4;其中λ為跟蹤通道補(bǔ)償限位值，取
Θ為在圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定捕獲目標(biāo)條件下，其能夠承受的光電跟蹤儀位 置最大階躍幅值，κ為系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)后的最大滯后誤差。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104111662SQ201410255559
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】劉小強(qiáng), 壽少峻, 陸培國(guó), 邢軍智, 柳井莉, 任高輝, 宋曉明, 任元斌, 柳秋興, 丁昨凱 申請(qǐng)人:西安應(yīng)用光學(xué)研究所