1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北石家庄 050003
2 中国人民解放军 32181部队, 河北石家庄 050000
3 石家庄铁道大学电气与电子工程学院, 河北石家庄 050043
为实现在光电跟踪系统条件下的高精度测量并且满足复杂环境下高精度目标匹配, 本文选用去均值归一化互相关匹配算法。为提高匹配速度以及跟踪实时性, 利用和表法计算公式中图像求和、平方和图像匹配互相关来简化计算复杂度；采用小波分层金字塔法作为搜索策略, 并将模板质心作为参考点进行十字形搜索, 引入终止阈值减少误匹配点进一步提高搜索速度。为验证该算法的有效性, 实验中将光电跟踪系统放置在二维转台上, 调整转台利用该算法跟踪目标靶板。实验结果表明, 目标脱靶量控制在 3个像素以内, 该算法在光电跟踪系统上可实现高精度稳定跟踪。
模板匹配 光电跟踪系统 归一化互相关匹配 和表法 小波金字塔 image matching optoelectronic tracking system normalized cross correlation sum-table scheme wavelet pyramid
1 青岛市市北区92196部队16分队, 山东 青岛 266011
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率, 以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件, 基于系统建模和参数辨识, 提出一种控制回路一体化设计方法, 给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式, 并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125πsin(0.4πt) (mrad)角扰动环境下, 对正弦输入200πsin(t)/3 (mrad)的跟踪误差峰值不大于0.5 mrad, 满足均方误差小于0.5 mrad的指标要求, 表明该控制回路一体化设计方法的有效性。
光电跟踪系统 控制回路 一体化设计方法 optoelectronic tracking system control loop integrated design method
1 光学辐射重点实验室，北京 100854
2 北京环境特性研究所，北京 100854
大型光电跟踪设备跟踪测量精度高、惯量大、视场小，不具备大空域搜索目标能力，一般依靠雷达等设备提供的引导信息发现捕获目标，当目标引导误差超出光电设备视场后，光电跟踪设备难于发现目标。提出了一种在引导信息基础上的小空域快速螺旋搜索方法，通过系统建模仿真和外场试验验证，此方法适用于在目标引导信息误差超出视场情况下，快速搜索发现目标。在引导误差不超出两倍视场情况下，此方法可使捕获目标概率从20%左右提高到70%左右。此方法搜索过程中转台运动平稳，可根据不同光电设备系统性能、实际目标运动特征和引导误差灵活改变螺旋搜索参数，大大提高光电跟踪设备目标捕获概率，是大型光电跟踪设备小空域快速搜索发现目标的一种实用有效的方法，具有很高的通用性。
光电跟踪设备 螺旋搜索 系统仿真 捕获概率 optoelectronic tracking device helical search system simulation acquisition probability 红外与激光工程
2016, 45(2): 0217003
1 天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津商业大学机械工程学院, 天津 300134
为满足光电跟踪系统图像跟踪抗遮挡、实时性的要求, 提出了一种改进检测器和目标模型更新策略的 TLD算法。首先, 通过帧差法获得差分图像序列, 其次, 利用动态 Otsu阈值对差分图像进行二值化处理, 滤除背景差分像素, 获取移动物体边界框, 最后, 产生局部滑动窗口, 进行随机厥分类和最近邻分类；并且优化了目标模型更新策略。实验表明, 对于分辨率为 320×240的视频, 改进算法较原算法跟踪速度提升比平均为 1.50, 满足系统的实时性要求；改进算法抗遮挡性能及在低对比度环境中的跟踪性能优于 Mean-Shift算法, 满足系统的抗遮挡要求。
TLD算法 光电跟踪 帧差图像 检测器 Otsu方法 TLD approach optoelectronic tracking difference image detector Otsu method
1 河南工业职业技术学院, 河南 南阳 473009
2 中国科学院 光电研究院, 北京 100094
3 北京工业大学 应用数理学院, 北京 100124
考虑激光跟踪仪的光电瞄准与定位直接影响仪器的整体测量精度和使用性能, 讨论了激光跟踪仪的光电瞄准和跟踪定位控制技术并提出了光电探测瞄准、信号调理采集、数字处理及智能跟踪伺服的系统整体技术方案。对系统关键部件进行选型, 利用角锥棱镜和位敏探测器(PSD)作为光电探测核心, 设计了探测光路和信号处理电路。研制了系统样机, 搭建了目标位移量标准测试平台, 对样机光电瞄准系统探测信号进行了测试。测试结果显示: 采用该设计方案设计的激光跟踪仪样机的静态定位测量精度达到6 μm, 随机动态跟踪测量速度大于1 m/s。结果表明: 提出的方法可解决激光跟踪仪定位精度低、动态跟踪效果差等常见问题, 可为研制高精度、大范围、大尺寸测量仪器提供技术参考。
激光跟踪仪 光电瞄准 光电跟踪 定位系统 位敏探测器 信号处理 laser tracker optoelectronic aiming optoelectronic tracking orientation system position sensitive detector signal processing
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高三轴光电跟踪系统的指向精度, 针对三轴光电跟踪系统的光机结构提出了一种具有明确物理意义的指向误差修正模型。首先, 根据四元数的旋转变化方法详细分析了各轴系误差对空间目标指向误差的映射关系表达式, 然后, 通过这些关系式建立三轴光电跟踪系统的指向误差修正模型。实验结果表明, 该方法可以将有效的修正系统指向误差, 且外符合修正精度高于球谐函数指向误差修正模型, 同时该方法在装配调试阶段对预估指向精度具有一定的参考指导作用。
指向误差 三轴光电跟踪系统 轴系误差 四元数 pointing error three-axis optoelectronic tracking system axis error quaternion
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
3 95817部队, 甘肃酒泉 735000
针对光电探测设备恒星校正过程中的时效性问题, 本文分析了产生时效性的原因以及在时效性存在的情况下, 人们期待的两种方式。在此基础上, 提出了基于加权最小二乘法拟合求解算法。算法能够实现两个方面的功能：提高了在局部区域内校正的精度；提高了在实时引导使用过程中的引导精度。本文依据两种情况, 采用外场试验数据进行了仿真, 验证了算法的可行性和有效性。
加权最小二乘法 恒星标校 系统误差 光电跟踪 WLMS theodolite pointing calibration by stars system errors optoelectronic tracking
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033
2 中国科学院大学，北京100049
针对光电跟踪系统中实时提取运动目标脱靶量的应用需求，设计了一种基于灰度直方图的Mean-shift图像跟踪算法，对算法中目标模型与候选模型的建立进行了改进，抑制了背景像素对目标跟踪产生的影响。算法在系统上位机Visualc++ 6.0平台上实现，当光电跟踪系统捕获到运动目标后，利用Mean-shift图像跟踪算法跟踪运动目标，并实时将运动目标脱靶量作为伺服控制系统的输入信号，驱动跟踪器跟踪目标。实验结果表明：设计的算法可以实时、准确、有效地跟踪运动目标，使稳定后的脱靶量换算得到的角偏差量控制在30″之内。
光电跟踪系统 图像跟踪 运动目标 背景加权 脱靶量 optoelectronic tracking system image tracking moving object Mean-shift Mean-shift background weighted miss distance
在分析国外舰载机传统光学助降系统和雷达全自动盲降系统发展现状的基础上，给出基于舰载光电跟踪技术装备的光电助降系统的组成、配置、技术原理、技术指标，对光电助降系统中光电测量坐标系到甲板坐标系进行转换，对光电助降系统的测量误差和定位误差进行建模，在舰船无摇摆以及纵摇2°周期20s，横摇10°周期15s条件下，结合我国现有技术基础，分析摇摆姿态角误差、距离误差、跟踪测角误差对光电助降系统定位精度的影响并进行仿真实验，给出舰载机距着舰点距离大于1 km和小于1 km时光电助降系统的定位误差。
光电跟踪 光电助降系统 定位精度 optoelectronic tracking optoelectronic aid landing system location precision
