CN114924599B - 一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机载光电侦察监视技术领域，公开了一种二维坐标旋转的游标‑图像匹配操控方法，其包括以下步骤：查找光电转塔系统光学零位；判断像旋角度；确定解耦关系；进行二维解耦控制；完成在任意角度的二维解耦控制，达到游标‑图像匹配效果。本发明将单杆游标坐标系、图像坐标系和控制坐标系进行分析，对输入的单杆游标向量进行二维解耦，达到游标控制与图像运动方向的匹配与统一，大大提高该光电吊舱的人机交互性能。

Description

一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法

技术领域

本发明属于机载光电侦察监视技术领域，涉及一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，该方法是针对类定天镜光电转塔中，通过当前的转塔方位角、俯仰角推测当前图像旋转角度，计算单杆游标针对显示图像的分解量，并按照分解量执行手动控制命令，实现更友好的人机交互性能。

背景技术

光电转塔作为飞机平台的重要任务设备，除具备执行目标搜索、侦察、监视能力，部分还兼顾对敌目标毁伤、干扰的能力。友好的人机交互性能是保证出色完成各项作战使命的前提。

随着武器装备的升级换代，光电转塔从单一的透射式成像方式向透射式、反射式成像并存延伸，当成像探测器与光学系统作为一个整体随方位、俯仰或横滚轴运动时，除过顶位置外，基本不会产生像旋，操控单杆游标上下左右及上下分别对应砖塔方位和俯仰，而方位和俯仰对应显示图像的横坐标和纵坐标，具备良好的人机交互性能；当成像探测器与光学系统分离，以定天镜对抗转塔为例，成像探测器固定在电子舱，光学部分随方位轴和俯仰轴运动时，显示图像会随着当前位置的不同发生一定程度像旋，最终导致操控单杆游标和显示图像无明确对应关系，影响人机交互性。基于此，设计一种游标与图像的匹配算法来提升人机交互性显得尤为重要。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提高一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，用于解决基于反射镜稳定的机载定天镜对抗转塔，在手动模式下，像旋导致的无法正常操控问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，通过严格的理论推导，形成统一的公式，以任务管理计算机为硬件平台进行实现，能够确定在不同角度条件下的操控分量，达到符合人机操控习惯的效果。本发明方法的流程图如图1所示，主要包含以下操作步骤：

步骤一，查找光电转塔系统光学零位

整个光电转塔系统上电，光电转塔锁定至初始零位，该零位为结构零位；在光电转塔系统的视场中心立一个竖直目标靶；切换至手动模式，利用操控单杆游标控制转动方位轴及俯仰轴，同时竖直目标靶进行水平平移，使其始终处于视场中心，直至图像中目标靶竖直显示，即不存在像旋，记录当前方位及俯仰角度值该位置即为光电转塔光学零位。

步骤二，判断像旋角度。系统光学如图2所示，当方位轴和俯仰轴绕顺时针旋转固定角度时，系统显示方位及俯仰角度值为经分析，此时图像像旋角度为

步骤三，确定解耦关系。各坐标系关系如图3所示，经过严格推导得到公式1：

其中，(dx、dy)是单杆游标输入向量，经过二维分解得到(Dx、Dy)二维控制向量。

步骤四，进行二维解耦控制。任务管理计算机计算出(Dx、Dy)二维控制向量后，发送至伺服控制板进行解耦控制；

步骤五，完成在任意角度的二维解耦控制，达到游标-图像匹配效果，具备良好的人机交互条件。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，具有以下有益效果：

(1)本发明的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法将单杆游标坐标系、图像坐标系和控制坐标系进行分析，对输入的单杆游标向量进行二维解耦，达到游标控制与图像运动方向的匹配与统一，大大提高该光电吊舱的人机交互性能。

(2)本发明的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，具有较强的通用性和工程应用价值。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是机载定天镜对抗转塔光学示意图。

图3是各坐标系关系间示意图。

图4是光电转塔系统连接图。

图5是目标靶显示图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明优选实施例是针对类定天镜光电转塔的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控。光电转塔系统连接如图4所示，包含操控单杆、光电转塔、显示单元及竖直目标。操控单杆负责发送操控指令到光电转塔，光电转塔负责对竖直目标进行光学成像，并将图像画面传输至显示单元。

步骤一，查找系统光学零位。整个系统上电，锁定至初始零位(结构零位)，观察竖直目标靶，显示图像如图5a所示，此时方位及俯仰角度分别为(0°，0°)；转动方位轴和俯仰轴，直至图像显示如图5b所示，记录当前方位及俯仰角度(5°，3°)，该位置即为光电转塔光学零位。

步骤二，判断像旋角度。根据图2光电吊舱光学图，当方位轴和俯仰轴绕顺时针旋转固定角度时，显示如图5c所示，系统方位及俯仰角度值为(26°，13°)，经分析，此时图像像旋角度为

步骤三，确定解耦关系。设定操控单杆游标输入向量为(88,46)，根据公式1，计算得到：

(Dx、Dy)二维控制向量为(84.7，51.7)。

步骤四，进行二维解耦控制。任务管理计算机将计算得到的二维控制向量(84.7，51.7)发送至伺服控制板进行伺服控制；

步骤五，完成方位、俯仰(26°，13°)角度值为下的匹配控制。

由上述技术方案可以看出，本发明基本原理是通过计算当前位置像旋角度进行解耦，将游标-轴向-图像三者匹配起来，达到友好人机性的方法，该方法已经过工程试验验证，适合工程应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，查找光电转塔系统光学零位；

步骤二，判断像旋角度；

步骤三，确定解耦关系；

步骤四，进行二维解耦控制；

步骤五，完成在任意角度的二维解耦控制，达到游标-图像匹配效果；

所述步骤一中，光电转塔系统包括操控单杆、光电转塔、显示单元及竖直目标，操控单杆发送操控指令到光电转塔，光电转塔根据操控指令对竖直目标进行光学成像，并将图像画面传输至显示单元；

所述步骤一中，查找光电转塔系统光学零位的过程为：

整个光电转塔系统上电，光电转塔锁定至初始零位，该零位为结构零位；在光电转塔系统的视场中心立一个竖直目标靶；切换至手动模式，利用操控单杆游标控制转动方位轴及俯仰轴，同时竖直目标靶进行水平平移，使其始终处于视场中心，直至图像中目标靶竖直显示，即不存在像旋，记录当前方位及俯仰角度值

所述步骤二中，当方位轴和俯仰轴绕顺时针旋转固定角度时，系统显示方位及俯仰角度值为此时图像像旋角度为

所述步骤三中，解耦关系公式为：

其中，(dx、dy)是操控单杆游标输入向量，经过二维分解得到(Dx、Dy)二维控制向量；

所述步骤四中，计算出(Dx、Dy)二维控制向量后，发送至伺服控制板进行解耦控制。

2.如权利要求1所述的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，其特征在于，所述步骤一中，光电转塔系统初始零位时，方位及俯仰角度分别为(0°，0°)；转动方位轴和俯仰轴，图像中目标靶竖直显示时，当前方位及俯仰角度(5°，3°)为光电转塔光学零位。

3.如权利要求2所述的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，其特征在于，所述步骤二中，系统方位及俯仰角度值为(26°，13°)，此时图像像旋角度为

4.如权利要求3所述的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，其特征在于，所述步骤三中，设定操控单杆游标输入向量为(88,46)，根据公式1，计算得到：

(Dx、Dy)二维控制向量为(84.7，51.7)。

5.如权利要求4所述的二维坐标旋转的游标-图像匹配操控方法，其特征在于，所述步骤四中，任务管理计算机将计算得到的二维控制向量(84.7，51.7)发送至伺服控制板进行伺服控制；步骤五中，完成方位、俯仰(26°，13°)角度值下的匹配控制。