[發明專利]一種平穩切換跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201310323066.X
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103399498A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 唐濤;王宗友;杜俊峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 賈玉忠

技術領域

本發明涉及光電跟蹤控制領域，具體的涉及一種采用各類跟蹤傳感器閉環之間切換的控制策略，主要用于閉環系統的平穩跟蹤。

背景技術

光電經緯儀是景象觀測、高精度測量領域的重要設備。為了提高可靠性以及多用途性，通常采用多種類型跟蹤傳感器比如紅外CCD、可見CCD、單桿等。同時為了適應遠、近目標以及高精跟蹤一些具體要求，每種類型傳感器又會采用寬、窄視場的型號。因此，光電經緯儀上安裝有多種傳感器，一般來說單桿跟蹤稱為半自動跟蹤，而其他紅外、可見跟蹤稱為自動跟蹤。如何實現各類傳感器之間的平穩切換過渡，一直是一個難點。現有光電測量設備的方法是：根據紅外或者電視提取穩定的情況，人為選擇哪種傳感器進行目標跟蹤。該方案有2個不足：一旦在跟蹤過程中由于目標的提取不穩定出現晃動，非常容易丟失目標；其次，無論是自動跟蹤之間，還是自動、半自動跟蹤相互切換會出現晃動。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：克服現有技術的不足，提出一種采用最小均方誤差為準則的零點閉環方法以及速度保持的單桿修正相結合控制策略，實現光電跟蹤各個傳感器的平穩切換。

本發明解決上述技術問題的技術方案為：平穩切換跟蹤控制方法實現步驟如下：

S1：計算跟蹤傳感器（紅外、可見等CCD傳感器）脫靶量的最小均方誤差，選擇最小的誤差對應的脫靶量，轉向S2；

S2：最小均方誤差小于設定的閾值，則利用該脫靶量進行閉環跟蹤，跟蹤的方法是零點閉環原理，產生位置輸出量達到速度輸入端，同時繼續執行S1；如果最小均方誤差大于設定的閾值，則轉向S3；

S3：采用速度保持以及單桿修正相結合的方式進行目標跟蹤；同時，繼續執行S1。

其中，零點閉環原理是在切入任何一種CCD跟蹤模式下那一刻，記下當前的脫靶量Δ，閉環中心點在每個脫靶量的采樣周期內以向CCD的中心點逼近。f為脫靶量的采樣頻率，k表示逼近中心點的時間，H表示CCD的像素中心點。

其中，速度保持以及單桿修正相結合的方式實現為：位置輸出量為當前位置輸出以及單桿輸出量的累加，用公式表示如下：u_pout＝u_pout+Hand，其中Hand為單桿的輸出量，u_pout為位置輸出量，并將此輸出量送到速度輸入端。

本發明相對于現有技術的優點有：在現有的光電跟蹤設備成功應用，減小了人為判斷因素，采用了脫靶量最小方差為基準確定了切入最佳時間點；零點閉環方法大幅度減小了逼近CCD中心的晃動；速度保持以及單桿修正相結合，保證了全程跟蹤過程中的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式說明本發明，本領域的技術人員可根據本說明書揭示的內容了解本發明的功效及優點。

光電跟蹤系統普遍采用了速度環、位置環等多閉環控制模式，位置環路的輸出就是速度環路的輸入。位置環路的實現過程是接收CCD傳感器提供的脫靶量，采用合適的控制器算法生成速度輸入信號，并將該信號送給速度環。

如圖1所示，以下是本發明的具體實施辦法。平穩切換跟蹤控制方法，在于實現以下步驟：

S1：計算跟蹤傳感器（紅外、可見等CCD傳感器）脫靶量的最小均方誤差，選擇最小的誤差對應的脫靶量，轉向S2；

設跟蹤傳感器（紅外、可見等CCD傳感器）提供的脫靶量依次記為e_1i、e_2i、…e_ni，e_ni表示第n種類型CCD傳感器在第i個采樣周期（CCD的采樣周期），最小均方誤差采用下面的計算方法：