采集传输一体化双光探测跟踪系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采集传输一体化双光探测跟踪系统，通过采用稳定跟踪技术实时获取目标区域的稳定图像，并对其进行信号处理以完成无人载体对捕获目标的自动追踪和重新截获，包括：用以采集目标视频图像的图像采集单元；用以进行图像匹配和目标检测及跟踪的信号处理单元；用以维持所述图像采集单元视轴稳定的伺服控制单元；用以接收所述信号处理单元处理后图像和数据的数据传输单元；用以稳定电压，并为上述各系统进行供电的二次电源单元。本发明专利技术通过各单元间的相互协同工作，为系统提供了硬件和软件保障，并有效的完成无人载体对目标的探测跟踪。

A Dual-Optical Detection and Tracking System with Integration of Acquisition and Transmission

The invention relates to an integrated dual-light detection and tracking system for acquisition and transmission, which acquires the stable image of the target area in real time by adopting stable tracking technology, and carries out signal processing to accomplish the automatic tracking and re-interception of the captured target by an unmanned carrier, including: an image acquisition unit for capturing the target video image; an image matching and target detection and tracking unit. A signal processing unit; a servo control unit for maintaining the visual axis stability of the image acquisition unit; a data transmission unit for receiving the image and data processed by the signal processing unit; and a secondary power supply unit for stabilizing the voltage and supplying power to the above-mentioned systems. The invention provides hardware and software support for the system by cooperating with each other of the units, and effectively completes the detection and tracking of the target by the unmanned carrier.

【技术实现步骤摘要】
采集传输一体化双光探测跟踪系统
本专利技术涉及图像采集处理及无线通信
，尤其涉及一种采集传输一体化双光探测跟踪系统。
技术介绍
无人机采用先进的光电有效载荷,完成任务的能力将得到增强并最大限度地实现战场数字化,以提高其他武器系统的效能。目前,无人机光电载荷主要向高分辨、多(宽)谱段、体积小、质量轻、功耗低、寿命长、可靠性高、耐冲击强等方向发展。一般来说，无人机的任务载荷大多需要安装在各种平台上面以实现在水平和竖直方向进行转动，以达到使任务载荷充分发挥其功能目的。很多时候，人们把用于连接摄像机与摄像机支撑架，承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置叫做云台，可分为固定云台和电动云台两种。一般情况下，为了使云台平稳获得高质量图像，云台质量往往较大，对无人机的负载重量要求较高。中国专利公开号：CN205230375U公开了一种无人机目标跟踪系统，属于定位
一种无人机目标跟踪系统，其特征在于，包括无人机载控制系统及地面服务器，无人机载控制系统用于获取地面图像、飞行参数并将所述地面图像、飞行参数发送给地面服务器，还接收地面服务器的指令，并根据在指令进行飞行；地面服务器用于接受无人机载控制系统的传送来的信息，对接收的信息进行处理，并根据处理结果给机载控制系统发送控制指令以跟踪地面目标。由此可见，所述跟踪系统存在以下问题：第一，所述跟踪系统在图像采集上仅使用摄像机采集可见光图像，无法完成全面和准确的图像采集。第二，所述跟踪系统仅使用单个陀螺仪，无法使摄像机在采集图像时具有较高的稳定性，采集到的图像不清晰。第三，所述跟踪系统在跟踪时仅能针对单一目标，无法在跟踪过程中完成对目标的切换。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种采集传输一体化双光探测跟踪系统，用以克服现有技术中无法对目标进行自动跟踪和切换的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种采集传输一体化双光探测跟踪系统，其通过采用稳定跟踪技术实时获取目标区域的稳定图像，并对其进行信号处理以完成无人载体对捕获目标的自动追踪和重新截获，包括：用以采集目标视频图像的图像采集单元，所述图像采集单元分别对目标区域的可见光图像及红外光图像进行获取；与所述图像采集单元相连，用以匹配获取的图像并进行目标检测及跟踪的信号处理单元；用以维持所述图像采集单元视轴稳定的伺服控制单元，所述伺服控制单元分别与所述图像采集单元和信号处理单元相连，并对其发送指令，以对不同的目标进行截获和追踪；与所述信号处理单元相连，用以接收所述信号处理单元处理后图像和数据的数据传输单元；进一步地，所述图像采集单元用以采集目标区域的图像并将其传输到所述信号处理单元，包括：用以采集可见光图像的可见光相机；与所述可见光相机设置在同一位置，用以采集红外光图像的红外热像仪；当所述图像采集单元对目标区域进行采集时，所述可见光相机和红外热像仪会对相同区域分别进行采集，并将采集到的图像输送至所述信号处理单元中进行目标识别与追踪。进一步地，所述信号处理单元为一块电路板，用以对目标区域进行图像匹配、目标检测和目标跟踪，同时在跟踪状态下在新坐标位置进行二次截获及跟踪。进一步地，所述电路板的核心框架为FPGA+DSP+SDRAM，且其表面设有RS422全双工通信接口，用以与通过数据链进行数据传输。进一步地，所述伺服控制单元包括：旋转变压器、微机电陀螺和电机驱动器，其中所述图像采集单元和微电机陀螺都安装在电机驱动器上，在对目标进行搜索和跟踪时，微机电陀螺实时检测平台在惯性空间中的转动角速度，并通过所述电机驱动器以确保视轴在惯性空间的稳定性。进一步地，所述数据传输单元用以接收所述信号处理单元处理后的图像；当所述信号处理单元对图像处理完成后，所述数据传输单元会与地面进行数据通信，并对目标进行匹配和跟踪。进一步地，所述数据传输单元与所述信号处理单元通过旋紧的方式连接，以减少图像和数据的传输距离。进一步地，所述系统中还设有二次电压单元，其分别与各所述单元相连，通过DC/DC转换以稳定电压，并为各单元进行供电，包括：用以将交流电压转换为直流电压的直流变换器；整流稳压电路，其设置在所述直流变换器末端并与其相连，用以调节整体电压的稳定性；滤波电路，其设置在所述整流稳压电路末端并与其相连，用以滤除电源中特定频点以外的频率，并得到特定频率的电源信号；输出电路，其设置在所述滤波电路末端并与其相连，用以将电力输出至各所述单元中；反馈电路，其两端分别与所述直流变换器输入端和输出电路输出端相连，通过对比电路的输入信号与输出信号，以稳定控制输出信号。进一步地，所述系统的各单元采用一体化安装。进一步地，所述系统中还设有地面指挥单元，用以与所述数据传输单元互相接收和发送指令。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术通过实时获取目标区域的红外光以及可见光图像，对其进行信号处理以完成无人载体对捕获的目标进行自动追踪和重新截获，同时采用稳定跟踪技术，从软件程序和硬件方面克服重力、质量不均衡和传感器噪声对视轴的干扰，尤其，本专利技术通过图像采集单元、信号处理单元、伺服控制单元、数据传输单元、二次电源单元的相互协同工作，为系统提供了硬件和软件保障，并有效的完成无人载体对目标的探测跟踪。尤其，本专利技术提出一套可以进行目标识别跟踪的信号处理单元，在初始化及自检完成后，从截获指令中提取坐标位置，对目标区域进行图像匹配和目标检测及跟踪，在跟踪状态下可在新坐标位置进行二次截获及跟踪功能。进一步地，本专利技术所述图像采集单元采用可见光相机和红外热像仪，在采集图像后，能够使所述信号处理单元对图像进行处理时，能够更加全面和准确的对图像进行分析。尤其，本专利技术通过将数据传输单元加装在探测器上，有效的减少了图像和数据的传输距离，提高数据传输的可靠性。尤其，本专利技术通过使用伺服控制单元精确测量动载荷的姿态信息，在目标跟踪过程中，能够有效的减少外界扰动，确保图像采集单元的视轴在惯性空间的稳定性，保证产品高精度、高清晰度。尤其，本专利技术通过二次电源单元，为图像采集单元、信号处理单元、伺服控制单元和数据传输单元提供稳定的电源，以保证的各个系统的稳定工作。尤其，本专利技术中各单元采用一体化设计安装，这样能够有效减少轴间耦合干扰力矩，以及减少框架和载荷质心偏离旋转轴。附图说明图1为本专利技术采集传输一体化双光探测跟踪系统的系统框图；图2位本专利技术所述信号处理单元的信号处理流程图；图3为本专利技术所述伺服控制单元的控制简图；图4为本专利技术所述二次电源单元的分布框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非在限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，通过采用稳定跟踪技术实时获取目标区域的稳定图像，并对其进行信号处理以完成无人载体对捕获目标的自动追踪和重新截获，包括：用以采集目标视频图像的图像采集单元，所述图像采集单元分别对目标区域的可见光图像及红外光图像进行获取；与所述图像采集单元相连，用以匹配获取的图像并进行目标检测及跟踪的信号处理单元；用以维持所述图像采集单元视轴稳定的伺服控制单元，所述伺服控制单元分别与所述图像采集单元和信号处理单元相连，并对其发送指令，以对不同的目标进行截获和追踪；与所述信号处理单元相连，用以接收所述信号处理单元处理后图像和数据的数据传输单元。

【技术特征摘要】
1.一种采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，通过采用稳定跟踪技术实时获取目标区域的稳定图像，并对其进行信号处理以完成无人载体对捕获目标的自动追踪和重新截获，包括：用以采集目标视频图像的图像采集单元，所述图像采集单元分别对目标区域的可见光图像及红外光图像进行获取；与所述图像采集单元相连，用以匹配获取的图像并进行目标检测及跟踪的信号处理单元；用以维持所述图像采集单元视轴稳定的伺服控制单元，所述伺服控制单元分别与所述图像采集单元和信号处理单元相连，并对其发送指令，以对不同的目标进行截获和追踪；与所述信号处理单元相连，用以接收所述信号处理单元处理后图像和数据的数据传输单元。2.根据权利要求1所述的采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，所述图像采集单元用以采集目标区域的图像并将其传输到所述信号处理单元，包括：用以采集可见光图像的可见光相机；与所述可见光相机设置在同一位置，用以采集红外光图像的红外热像仪；当所述图像采集单元对目标区域进行采集时，所述可见光相机和红外热像仪会对相同区域分别进行采集，并将采集到的图像输送至所述信号处理单元中进行目标识别与追踪。3.根据权利要求1所述的采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，所述信号处理单元为一块电路板，用以对目标区域进行图像匹配、目标检测和目标跟踪，同时在跟踪状态下在新坐标位置进行二次截获及跟踪。4.根据权利要求3所述的采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，所述电路板的核心框架为FPGA+DSP+SDRAM，且其表面设有RS422全双工通信接口，用以与通过数据链进行数据传输。5.根据权利要求1所述的采集传输一体化双光探测跟踪系统，其特征在于，所述伺服控制单元包括：旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，隗威，
申请(专利权)人：北京航天福道高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11