[发明专利]基于相似三角形比例映射原理的定向横轨跟踪方法

说明书

本发明公开了基于相似三角形比例映射原理的定向横轨跟踪方法，涉及跟踪定位技术领域，包括轨道支架和架设在轨道支架上的横向轨道，所述横向轨道上设置有可移动的云台，所述云台底部安装有定向机构，所述定向机构包括主轴、定向杆、滑动块、丝杠和驱动轮，所述主轴贯穿转动连接在云台上，本发明基于横向轨道两端、被跟踪目标点三点构成的三角形与主轴、丝杠螺纹部两端三点构成的微缩三角形为相似三角形，在云台沿横向轨道移动时，驱动轮随之在横向轨道上滚动，由于驱动轮周长与丝杠导程之比等于相似三角形的相似比，因此定向杆的转动角度等于主轴上跟踪机构随云台移动后需要转动的角度，完成定向跟踪。

技术领域

本发明涉及跟踪定位技术领域，尤其涉及基于相似三角形比例映射原理的定向横轨跟踪方法。

背景技术

在视频制作领域，横向移动拍摄设备是核心拍摄设备之一，俗称“轨道”，在电影、电视以及其他拍摄领域均广泛应用。但是现有技术中的横向轨道功能单一，大多数纯机械或电动制动的轨道都只有移动功能，最近几年市场上才出现了带跟踪的横向轨道，跟踪技术即使摄像机的朝向永远对准被拍摄对象。现有技术中，一般通过调节设备控制摄像机的角度，在摄像机沿横向轨道移动时实时调节摄像机的角度来对被跟踪目标点形成跟踪效果，但是此种带有机械跟踪功能的横向轨道的跟踪效果并不理想，具体表现为跟踪的目标点不唯一，即在整个轨道运行的行程中，只有局部有限的长度范围内的跟踪点可用，但是也存在细微结构上的固有偏差，而其余行程的跟踪点偏差更大。

系统式的跟踪控制方法，如红外线识别、可视识别等方式，通过对被跟踪目标点进行搜索捕捉进行跟踪方式较为局限，在横向轨道与被跟踪目标点之间存在部分障碍物时，无法形成及时有效的跟踪，无法在跨越障碍物的同时仍保持对被跟踪目标点的跟踪效果；

此外在激光定位领域中，激光头对目标点的定向跟踪容易受到机械的震动和抖动造成方向的偏移；在军事领域中，火控系统瞄准目标后，炮体或者枪体受到震动或者移动亦会对目标的定向造成影响；在自动化机床领域中，机械手在轨道上的不同位置时，对定向位置的目标抓取能力较差。

发明内容

本发明提出的基于相似三角形比例映射原理的定向横轨跟踪方法，目的是为了解决传统技术中带有机械跟踪功能的横向轨道只有局部有限的长度范围内的跟踪点勉强可用而其余行程的跟踪点偏差更大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于相似三角形比例映射原理的定向横轨跟踪方法，包括轨道支架和架设在轨道支架上的横向轨道，所述横向轨道上设置有可移动的云台，所述云台底部安装有定向机构，定向机构保证随云台在横向轨道上的移动自动调节其上部件的角度以跟踪目标点；

所述定向机构包括主轴、定向杆、滑动块、丝杠和驱动轮，所述主轴贯穿转动连接在云台上，所述主轴顶部安装有跟踪机构且底部沿径向固定连接有滑动管，所述滑动管内贯穿同轴滑动连接有定向杆，所述定向杆远离滑动管一端转动连接有滑动块，所述滑动块内部连接有丝杠且滑动连接在云台底面上，所述丝杠一端同轴固定连接有驱动轮，所述驱动轮滚动连接在横向轨道底部，云台在横向轨道上移动时，驱动轮转动，驱动轮带动丝杠转动，滑动块在丝杠上随其转动沿其轴向移动，转动连接在滑动块上的定向杆随之转动，从而通过滑动管使主轴转动，使主轴上跟踪机构转动一定角度，匹配在定向跟踪目标时跟踪机构随云台移动后需要调节的角度，达到对跟踪目标定向跟踪的效果；

跟踪方法，如下：

S1、定向跟踪，标记被跟踪目标点为O点，横向轨道两端为A、B两点，主轴为P点，丝杠螺纹部两端为C、D两点，△OAB∽△PCD，且相似比为n，在△OAB、△PCD中，形成被跟踪目标点O点与主轴P点的映射关系，将主轴P点的状态映射到被跟踪目标点O点上；