[發明專利]高精度高穩定性光電實時跟蹤系統與方法

在審

• 申請號: 201711052476.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107861127A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 陶青;胡晨;劉頓;陳列;婁德元;楊奇彪;彼得·貝內特;翟中生;鄭重
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/66;H04N5/225;H04N5/33
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 彭艷君

1.高精度高穩定性光電實時跟蹤系統，其特征在于，包括光學艙模塊、電子艙模塊、操控顯示系統模塊和電源系統模塊；電子艙模塊分別與光學艙模塊、操控顯示系統模塊連接，電源系統模塊為操控顯示系統模塊、電子艙模塊和光學艙模塊供電。

2.如權利要求1所述的高精度高穩定性光電實時跟蹤系統，其特征在于，光學艙包括伺服穩定平臺和光電探測系統；

伺服穩定平臺采用陀螺穩定平臺，包括俯仰組件和水平方位組件；俯仰組件包括俯仰軸系、俯仰陀螺部件、俯仰電機部件、俯仰編碼器、載架、U型支架和側蓋板，用于實現光學艙的俯仰角度轉動，并通過俯仰編碼器實時解算出光學艙的俯仰角度；水平方位組件包括水平方位軸系、水平方位電機、水平方位陀螺、水平方位加鎖部件、方位殼體，用于實現光學艙的水平方位角度轉動，并通過方位編碼器實時解算出光學艙的水平方位角度；

光電探測系統位于載架中間，包括紅外傳感器、電視傳感器和激光測距儀；紅外傳感器通過前端的紅外光學鏡頭接收來自場景的紅外波段信息，通過內置的探測器將紅外波段信息轉化為標準視頻信號；電視傳感器通過前端的普通光學鏡頭接受來自場景的可見光波段信息，通過內置的探測器將可見光波段信息轉化為標準的視頻信號；電視傳感器還具備光學連續變焦及電子變倍功能；激光測距儀通過發射激光來測量目標與光電跟蹤系統的距離。

3.如權利要求2所述的高精度高穩定性光電實時跟蹤系統，其特征在于，電子艙包括計算機綜合板、二次電源板、方位加鎖機構、母板、圖像跟蹤板和功放板；

計算機綜合板用于伺服穩定平臺控制、傳感器控制、圖像跟蹤控制、人機接口通訊以及流程管理；二次電源板包括DC-DC模塊和電源濾波器；方位加鎖機構安裝于電子艙內部，通過渦輪渦桿傳動將整個光學艙鎖定在一個水平方位角上；母板用于外部電纜輸入信號、輸入電源與內部電路板的連接；圖像跟蹤板用于對光學艙已鎖定目標進行跟蹤控制；功放板用于放大伺服穩定平臺控制系統的指令信號以驅動電機，完成伺服穩定平臺控制系統的操作。

4.如權利要求1所述的高精度高穩定性光電實時跟蹤系統，其特征在于，操控顯示系統為用戶與光學艙的人機接口，包括顯示屏和操控臺，顯示屏用于實時顯示光學艙捕捉到的目標畫面；操控臺包括電源開關、按鍵、LED狀態指示燈和搖桿手柄，用于發布指令；操控臺和顯示屏采用整體形式或獨立形式。

5.如權利要求1所述的高精度高穩定性光電實時跟蹤系統，其特征在于，電子艙的下部安裝于高穩定平臺基座或固定基座；高穩定平臺基座采用多軸多框架的機械結構形式，光電實時跟蹤系統安裝于移動載體時采用高穩定定平臺基座；光電跟蹤系統固定安裝時采用固定基座。

6.高精度高穩定性光電實時跟蹤系統的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、光電實時跟蹤系統通電，系統初始化，對光學艙進行解鎖，解鎖完成后，默認進入手動模式，系統進行自檢并將結果顯示于顯示屏上；操作人員根據系統自檢的結果，判斷系統的工作是否正常；如果正常，進行后續工作準備狀態，系統自動進入手動模式；如果不正常，即切斷電源，按照故障代碼對故障點進行維修，維修完成后重新進行上述操作；

步驟2、啟動光學艙中的電視傳感器、紅外傳感器和激光測距儀，當進行目標探測時，按下操控臺上隨動模式按鈕，實時調整光電探測系統的視軸到目標出現的區域；當光學艙視軸進入指定區域后，再次按下隨動模式按鈕進入手動模式；若發現目標，則通過電子變倍和連續變焦等手段，獲得較清晰的可識別查證的圖像；按下激光測距儀的開關，獲得目標至實時跟蹤系統之間的距離；如果距離大于安全警戒距離，忽略目標的行動；如果距離小于安全警戒距離，則切換成跟蹤模式，按下操控臺上的捕獲以及跟蹤按鈕；如需發出警告，操控人員可通過無線電或其他光學信號向目標發出警告信息，使目標及時糾正運行線路；如若目標退到安全警戒距離之外，操控人員按下操控臺的停止跟蹤按鈕，系統退出跟蹤模式，自動進入手動模式，實時跟蹤系統進入到待命狀態；反之，實時跟蹤系統繼續凝視目標，并發出報警信息；操控人員將實時跟蹤系統獲得的目標方位以及距離信息發送至對應的控制指揮系統；

步驟3、光電實時跟蹤系統結束工作進入待機狀態時，按下操控臺上的歸零模式按鈕，調整光學艙的光軸指向載體正前方；再次按下歸零模式按鈕進入手動模式；按下操控臺上加鎖模式按鈕，啟動鎖銷完成機械加鎖，固定光學艙后，系統自動進入手動模式；關閉電源系統和操控臺電源開關系統斷電。