CN106403991A - 一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光电跟踪领域，具体涉及一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法。具体包括以下步骤：步骤一、上电开机；步骤二、获取视频传感器的光轴脱靶量位置；步骤三、获取激光测距指示光的光轴脱靶量；步骤四、解算视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，并将该夹角补偿加入到伺服系统的跟踪控制中。采用静止目标和激光测距可视光进行图像跟踪的方法，解算出两个光轴的空间夹角并将其补偿进跟踪控制。解决了光电跟踪，尤其是精密跟踪过程中，跟踪目标不在激光测距机的光路上无法进行测距的问题。

Description

一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法

技术领域

本发明属于光电跟踪领域，具体涉及一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法。

背景技术

光电跟踪系统是一种广泛应用于陆基、海基、空基中对相对运动目标进行实时跟踪的精密观测仪器，一般主要由光学系统(望远镜或相机)、伺服系统(跟踪电视、跟踪架、跟踪处理器和电控)、测角系统(方位和俯仰角编码器或测速机)、有效载荷(激光测距机等)、记录系统(摄像机或测量电视)和辅助系统(计算机)等组成，综合了光学、电子学、自动控制技术、精密机械技术和计算机技术。

光电跟踪系统根据脱靶量来源不同可分为电视跟踪、红外跟踪两种，这两种方式原理相似，都是通过光电探测器来获得目标与探测器视轴偏差的脱靶量信息。电视跟踪和红外跟踪属于被动跟踪。

电视跟踪和红外跟踪是在对应波段范围内利用传感器上脱靶量的信息来实现对目标跟踪的被动跟踪，控制过程的本质是减小脱靶量。

激光测距技术具有测程远、精度高的特点，激光测距技术是一种非接触式测量方法，主要由半导体激光器发出激光束，激光束在碰到障碍物后会反射回来，一旦接收到信号就可以计算相应的距离。为了满足多种功能的要求，通常要求跟踪框架上同时搭载激光测距机等有效载荷。

当光电设备处于跟踪状态时，跟踪目标一般在跟踪电视或跟踪红外设备的光路视轴中心，视频图像表现为目标处于光图像中心。激光束具有良好的准直性，而且发散角较小，加装在跟踪框架上，由于初始安装偏差或长时间环境变化机械变形导致的安装偏差，会导致跟踪目标不在激光测距机的光路轴线上，测距机无法满足测距功能。尤其在高精度跟踪的情况下，这种情况更容易出现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，解决跟踪设备，尤其是精密跟踪设备，多光路存在安装偏差的状态下，激光测距机无法正常工作的问题。

为解决上述技术问题，本发明一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、跟踪设备开机，将总控计算机、伺服系统、视频设备、激光系统上电开机；

步骤二、获取视频传感器的光轴脱靶量位置，在距离视频设备L设置一静态跟踪目标，保证该静态跟踪目标在视频设备的视野范围内，开启伺服系统的图像跟踪功能，伺服系统记录静态跟踪目标脱靶量A1,E1，并将静态跟踪目标脱靶量A1,E1上传给总控计算机，然后关闭静态跟踪目标；

步骤三、获取激光测距指示光的光轴脱靶量，在距离视频设备距离L处，设置静态白色背景板，打开激光系统的激光测距指示光，在视频设备输出图像中，看到该指示光，开启伺服系统的图像跟踪功能，记录激光测距指示光脱靶量A2,E2，并将激光测距指示光脱靶量A2,E2上传给总控计算机然后关闭激光测距指示光；

步骤四、解算视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，并将该夹角补偿加入到伺服系统的跟踪控制中。

所述步骤二中L＞50m。

所述步骤四，具体包括以下子步骤：

4.1上述两个步骤获得的脱靶量A1,E1,A2,E2按照公式ΔA＝A1-A2，ΔE＝E1-E2，其中，ΔA为方位方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，ΔE为俯仰方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角；

4.2增加脱靶量偏置模块，在伺服系统中的控制回路增加脱靶量偏置模块，脱靶量偏置模块包含ΔA，ΔE；

4.3伺服系统读取视频设备中的脱靶量A，E，并在脱靶量偏置模块中读取ΔA，ΔE，并令A’＝ΔA+A，E’＝ΔE+E，得到修正后的脱靶量A’，E’，并将A’，E’传递给伺服系统。

本发明的有益技术效果在于：采用静止目标和激光测距可视光进行图像跟踪的方法，解算出两个光轴的空间夹角并将其补偿进跟踪控制。解决了光电跟踪，尤其是精密跟踪过程中，跟踪目标不在激光测距机的光路上无法进行测距的问题，实验结果显示，脱靶量输出频率为1KHZ，跟踪精度20″时，测得CCD光轴和激光测距光轴方位夹角和俯仰夹角分别为1′和0.8′，跟踪动态目标，采用该方法，能够使激光测距机有效工作。

附图说明

图1为本发明所提供的补偿控制方法实施步骤图；

图2为补偿控制结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、跟踪设备开机，将总控计算机、伺服系统、视频设备、激光系统上电开机；

步骤二、获取视频传感器的光轴脱靶量位置，在距离视频设备一定距离L，L＞100m，设置一静态跟踪目标，保证该静态跟踪目标在视频设备的视野范围内，并且尽量靠近中心位置，开启伺服系统的图像跟踪功能，伺服系统记录静态跟踪目标脱靶量A1,E1，并将静态跟踪目标脱靶量A1,E1上传给总控计算机，然后关闭静态跟踪目标；

步骤三、获取激光测距指示光的光轴脱靶量，在距离视频设备同样的距离L处，设置静态白色背景板，打开激光系统的激光测距指示光，在视频设备输出图像中，看到该指示光，开启伺服系统的图像跟踪功能，记录激光测距指示光脱靶量A2,E2，并将激光测距指示光脱靶量A2,E2上传给总控计算机然后关闭激光测距指示光；

步骤四、解算视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，并将该夹角补偿加入到伺服系统的跟踪控制中，具体包括以下子步骤：

4.1从总控计算机获取步骤二的静态跟踪目标脱靶量A1,E1和步骤三的激光测距指示光脱靶量A2,E2，按照公式ΔA＝A1-A2，ΔE＝E1-E2，其中，ΔA为方位方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，ΔE为俯仰方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角；

4.2增加脱靶量偏置模块，在伺服系统中的控制回路增加脱靶量偏置模块，脱靶量偏置模块包含ΔA，ΔE；

4.3伺服系统读取视频设备中的脱靶量A，E，并在脱靶量偏置模块中读取ΔA，ΔE，并令A’＝ΔA+A，E’＝ΔE+E，得到修正后的脱靶量A’，E’，并将A’，E’传递给伺服系统。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (3)

1.一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、跟踪设备开机，将总控计算机、伺服系统、视频设备、激光系统上电开机；

步骤二、获取视频传感器的光轴脱靶量位置，在距离视频设备L设置一静态跟踪目标，保证该静态跟踪目标在视频设备的视野范围内，开启伺服系统的图像跟踪功能，伺服系统记录静态跟踪目标脱靶量A1,E1，并将静态跟踪目标脱靶量A1,E1上传给总控计算机，然后关闭静态跟踪目标；

步骤三、获取激光测距指示光的光轴脱靶量，在距离视频设备距离L处，设置静态白色背景板，打开激光系统的激光测距指示光，在视频设备输出图像中，看到该指示光，开启伺服系统的图像跟踪功能，记录激光测距指示光脱靶量A2,E2，并将激光测距指示光脱靶量A2,E2上传给总控计算机然后关闭激光测距指示光；

步骤四、解算视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，并将该夹角补偿加入到伺服系统的跟踪控制中。

2.根据权利要求1所述的一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，其特征在于：所述步骤二中L＞50m。

3.根据权利要求2所述的一种基于脱靶量偏置的多光路安装误差补偿控制方法，其特征在于：所述步骤四，具体包括以下子步骤：

4.1上述两个步骤获得的脱靶量A1,E1,A2,E2按照公式ΔA＝A1-A2，ΔE＝E1-E2，其中，ΔA为方位方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角，ΔE为俯仰方向的视频设备光轴与激光系统光轴的空间夹角；

4.2增加脱靶量偏置模块，在伺服系统中的控制回路增加脱靶量偏置模块，脱靶量偏置模块包含ΔA，ΔE；

4.3伺服系统读取视频设备中的脱靶量A，E，并在脱靶量偏置模块中读取ΔA，ΔE，并令A’＝ΔA+A，E’＝ΔE+E，得到修正后的脱靶量A’，E’，并将A’，E’传递给伺服系统。