[发明专利]高精度高稳定性光电实时跟踪系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于跟踪系统与复杂变量控制系统配合使用技术领域，尤其涉及高精度高稳定性光电实时跟踪系统与方法。

背景技术

传统的跟踪系统主要有：定位跟踪系统、无线电跟踪系统和图像跟踪系统等，它们各自的功能单一，精度低，使用场合和环境也有限，无法得到普遍的应用。很难满足日益增长的高精度高稳定性光电实时跟踪系统的技术需求。

高精度高稳定性光电实时跟踪系统是光学和电子学相互交叉融合而形成的，是集激光、计算机、信息处理和控制等多种技术为一体的现代技术产品。在伺服稳定平台上安装了由可见光到红外波段的传感器，形成了具有全天候作用、高精度、高稳定性特点的光电实时跟踪系统。

光电实时跟踪系统可装载在飞行器、船舶、移动车辆或者固定在阵位上，载体状态的变化、震动和风阻等诸多因素会造成光电探测系统视轴指向不稳定，导致对目标的自动识别与动态跟踪误差增大，降低系统跟踪目标的能力，减小系统的作用距离；引起视轴与目标之间的角运动有两种情况：一种是目标的运动，一种是载体的运动；通常当目标距离较远时，由目标运动引起的相对运动较小，载体状态的变化会完全传递给成像系统的瞄准线，造成的相对角速度很大；当目标距离较近或相对速度较大时，由目标运动而引起的相对运动较大：本套高精度高稳定性光电跟踪系统通过在结构上的设计可以有效解决由诸多因素影响所带来的稳定性问题，以此来提高跟踪系统的精度。

高精度高稳定性光电实时跟踪系统是跟踪系统技术领域的一场革命，它具有传统跟踪系统所无法比拟的优势：它综合了传统跟踪系统的功能特点，功能多样，采用自动化控制系统，方便实现远程操作，可以应用于多种场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种能针对多种载体和复杂环境，使用光电传感器和探测器对目标进行实时捕捉和跟踪，且在跟踪过程中具有较高稳定性和精确性的跟踪系统。

本发明的核心在于针对于不同载体、不同环境，提出了一种高精度高稳定性光电实时跟踪系统与跟踪方法，采用复杂变量控制系统和高稳定平台基座，结合陀螺伺服控制系统以及高空间分辨率、高图像清晰度的焦平面探测器，工作过程具有高精度、高稳定性的特点。该系统可以完成对载体周围目标的实时监测，既可以采取自动模式，也可采取手动模式对目标进行捕捉、放大、锁定和跟踪，自动化程度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：高精度高稳定性光电实时跟踪系统，包括光学舱模块、电子舱模块、操控显示系统模块和电源系统模块；电子舱模块分别与光学舱模块、操控显示系统模块连接，电源系统模块为操控显示系统模块、电子舱模块和光学舱模块供电。

在上述的高精度高稳定性光电实时跟踪系统中，光学舱包括伺服稳定平台和光电探测系统；

伺服稳定平台采用陀螺稳定平台，包括俯仰组件和水平方位组件；俯仰组件包括俯仰轴系、俯仰陀螺部件、俯仰电机部件、俯仰编码器、载架、U型支架和侧盖板，用于实现光学舱的俯仰角度转动，并通过俯仰编码器实时解算出光学舱的俯仰角度；水平方位组件包括水平方位轴系、水平方位电机、水平方位陀螺、水平方位加锁部件、方位壳体，用于实现光学舱的水平方位角度转动，并通过方位编码器实时解算出光学舱的水平方位角度；

光电探测系统位于载架中间，包括红外传感器、电视传感器和激光测距仪；红外传感器通过前端的红外光学镜头接收来自场景的红外波段信息，通过内置的探测器将红外波段信息转化为标准视频信号；电视传感器通过前端的普通光学镜头接受来自场景的可见光波段信息，通过内置的探测器将可见光波段信息转化为标准的视频信号；电视传感器还具备光学连续变焦及电子变倍功能；激光测距仪通过发射激光来测量目标与光电跟踪系统的距离。

在上述的高精度高稳定性光电实时跟踪系统中，电子舱包括计算机综合板、二次电源板、方位加锁机构、母板、图像跟踪板和功放板；

计算机综合板用于伺服稳定平台控制、传感器控制、图像跟踪控制、人机接口通讯以及流程管理；二次电源板包括DC-DC模块和电源滤波器；方位加锁机构安装于电子舱内部，通过涡轮涡杆传动将整个光学舱锁定在一个水平方位角上；母板用于外部电缆输入信号、输入电源与内部电路板的连接；图像跟踪板用于对光学舱已锁定目标进行跟踪控制；功放板用于放大伺服稳定平台控制系统的指令信号以驱动电机，完成伺服稳定平台控制系统的操作。