一種基於脫靶量偏置的多光路安裝誤差補償控制方法與流程

2023-12-09 16:51:46

本發明屬於光電跟蹤領域，具體涉及一種基於脫靶量偏置的多光路安裝誤差補償控制方法。

背景技術：

光電跟蹤系統是一種廣泛應用於陸基、海基、空基中對相對運動目標進行實時跟蹤的精密觀測儀器，一般主要由光學系統(望遠鏡或相機)、伺服系統(跟蹤電視、跟蹤架、跟蹤處理器和電控)、測角系統(方位和俯仰角編碼器或測速機)、有效載荷(雷射測距機等)、記錄系統(攝像機或測量電視)和輔助系統(計算機)等組成，綜合了光學、電子學、自動控制技術、精密機械技術和計算機技術。

光電跟蹤系統根據脫靶量來源不同可分為電視跟蹤、紅外跟蹤兩種，這兩種方式原理相似，都是通過光電探測器來獲得目標與探測器視軸偏差的脫靶量信息。電視跟蹤和紅外跟蹤屬於被動跟蹤。

電視跟蹤和紅外跟蹤是在對應波段範圍內利用傳感器上脫靶量的信息來實現對目標跟蹤的被動跟蹤，控制過程的本質是減小脫靶量。

雷射測距技術具有測程遠、精度高的特點，雷射測距技術是一種非接觸式測量方法，主要由半導體雷射器發出雷射束，雷射束在碰到障礙物後會反射回來，一旦接收到信號就可以計算相應的距離。為了滿足多種功能的要求，通常要求跟蹤框架上同時搭載雷射測距機等有效載荷。

當光電設備處於跟蹤狀態時，跟蹤目標一般在跟蹤電視或跟蹤紅外設備的光路視軸中心，視頻圖像表現為目標處於光圖像中心。雷射束具有良好的準直 性，而且發散角較小，加裝在跟蹤框架上，由於初始安裝偏差或長時間環境變化機械變形導致的安裝偏差，會導致跟蹤目標不在雷射測距機的光路軸線上，測距機無法滿足測距功能。尤其在高精度跟蹤的情況下，這種情況更容易出現。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種基於脫靶量偏置的多光路安裝誤差補償控制方法，解決跟蹤設備，尤其是精密跟蹤設備，多光路存在安裝偏差的狀態下，雷射測距機無法正常工作的問題。

為解決上述技術問題，本發明一種基於脫靶量偏置的多光路安裝誤差補償控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一、跟蹤設備開機，將總控計算機、伺服系統、視頻設備、雷射系統上電開機；

步驟二、獲取視頻傳感器的光軸脫靶量位置，在距離視頻設備L設置一靜態跟蹤目標，保證該靜態跟蹤目標在視頻設備的視野範圍內，開啟伺服系統的圖像跟蹤功能，伺服系統記錄靜態跟蹤目標脫靶量A1,E1，並將靜態跟蹤目標脫靶量A1,E1上傳給總控計算機，然後關閉靜態跟蹤目標；

步驟三、獲取雷射測距指示光的光軸脫靶量，在距離視頻設備距離L處，設置靜態白色背景板，打開雷射系統的雷射測距指示光，在視頻設備輸出圖像中，看到該指示光，開啟伺服系統的圖像跟蹤功能，記錄雷射測距指示光脫靶量A2,E2，並將雷射測距指示光脫靶量A2,E2上傳給總控計算機然後關閉雷射測距指示光；

步驟四、解算視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角，並將該夾角補償加入到伺服系統的跟蹤控制中。

所述步驟二中L＞50m。

所述步驟四，具體包括以下子步驟：

4.1上述兩個步驟獲得的脫靶量A1,E1,A2,E2按照公式ΔA＝A1-A2，ΔE＝E1-E2，其中，ΔA為方位方向的視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角，ΔE為俯仰方向的視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角；

4.2增加脫靶量偏置模塊，在伺服系統中的控制迴路增加脫靶量偏置模塊，脫靶量偏置模塊包含ΔA，ΔE；

4.3伺服系統讀取視頻設備中的脫靶量A，E，並在脫靶量偏置模塊中讀取ΔA，ΔE，並令A』＝ΔA+A，E』＝ΔE+E，得到修正後的脫靶量A』，E』，並將A』，E』傳遞給伺服系統。

本發明的有益技術效果在於：採用靜止目標和雷射測距可視光進行圖像跟蹤的方法，解算出兩個光軸的空間夾角並將其補償進跟蹤控制。解決了光電跟蹤，尤其是精密跟蹤過程中，跟蹤目標不在雷射測距機的光路上無法進行測距的問題，實驗結果顯示，脫靶量輸出頻率為1KHZ，跟蹤精度20″時，測得CCD光軸和雷射測距光軸方位夾角和俯仰夾角分別為1′和0.8′，跟蹤動態目標，採用該方法，能夠使雷射測距機有效工作。

附圖說明

圖1為本發明所提供的補償控制方法實施步驟圖；

圖2為補償控制結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1、圖2所示，本發明一種基於脫靶量偏置的多光路安裝誤差補償控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一、跟蹤設備開機，將總控計算機、伺服系統、視頻設備、雷射系統 上電開機；

步驟二、獲取視頻傳感器的光軸脫靶量位置，在距離視頻設備一定距離L，L＞100m，設置一靜態跟蹤目標，保證該靜態跟蹤目標在視頻設備的視野範圍內，並且儘量靠近中心位置，開啟伺服系統的圖像跟蹤功能，伺服系統記錄靜態跟蹤目標脫靶量A1,E1，並將靜態跟蹤目標脫靶量A1,E1上傳給總控計算機，然後關閉靜態跟蹤目標；

步驟三、獲取雷射測距指示光的光軸脫靶量，在距離視頻設備同樣的距離L處，設置靜態白色背景板，打開雷射系統的雷射測距指示光，在視頻設備輸出圖像中，看到該指示光，開啟伺服系統的圖像跟蹤功能，記錄雷射測距指示光脫靶量A2,E2，並將雷射測距指示光脫靶量A2,E2上傳給總控計算機然後關閉雷射測距指示光；

步驟四、解算視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角，並將該夾角補償加入到伺服系統的跟蹤控制中，具體包括以下子步驟：

4.1從總控計算機獲取步驟二的靜態跟蹤目標脫靶量A1,E1和步驟三的雷射測距指示光脫靶量A2,E2，按照公式ΔA＝A1-A2，ΔE＝E1-E2，其中，ΔA為方位方向的視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角，ΔE為俯仰方向的視頻設備光軸與雷射系統光軸的空間夾角；

4.2增加脫靶量偏置模塊，在伺服系統中的控制迴路增加脫靶量偏置模塊，脫靶量偏置模塊包含ΔA，ΔE；

4.3伺服系統讀取視頻設備中的脫靶量A，E，並在脫靶量偏置模塊中讀取ΔA，ΔE，並令A』＝ΔA+A，E』＝ΔE+E，得到修正後的脫靶量A』，E』，並將A』，E』傳遞給伺服系統。

上面結合附圖和實施例對本發明作了詳細說明，但是本發明並不限於上述 實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。本發明中未作詳細描述的內容均可以採用現有技術。