【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电跟踪，针对全域目标识别以及车载跟瞄问题提出了一种跟瞄系统以及方法，尤其涉及一种多源信号辅助定位的车载跟瞄系统及方法。
技术介绍
1、光电跟踪系统是一种高度集成化系统装置，其中包括光学、机械、控制、模式识别、信号处理等领域内容，通过光电探测器作为传感器，利用机电控制保证视轴对准并跟踪目标，并且过程中保持视轴稳定性。
2、在光电跟踪系统对目标的跟踪作业中，视场范围有限是一个显著的问题。传统的光电跟踪系统，其光学传感器的设计和配置决定了其所能覆盖的角度范围。由于硬件和设计原理的限制，这一视场范围可能无法满足一些复杂环境下的跟踪需求。例如，在军事应用中，如果目标突然进行大幅度的机动动作，超出了跟踪系统的视场范围，系统可能会丢失目标，导致后续的跟踪任务失败。而且在航空监测场景中，当目标飞行器处于快速移动状态或者在大面积空域内飞行时，有限的视场可能无法持续捕捉目标。
3、同时，瞄准效果无法反馈也是一大弊端。光电跟踪系统在工作过程中，需要准确地瞄准目标以获取高质量的数据。然而，现有的系统往往缺乏有效的反馈机制。操作人员无法准确得知瞄准的精度以及是否真正对准了目标的关键部位。这可能导致采集的数据不准确，对于一些需要精确瞄准的应用场景，如高功率微波武器、激光武器的目标瞄准，这种无法反馈瞄准效果的情况会严重影响系统的效能。这种缺乏反馈的问题可能源于传感器布局不合理、数据处理环节没有相应的评估机制或者显示界面无法直观呈现瞄准状态等多种因素。
4、目前市场上或研究领域中已有的改进尝试，包括增加辅助传
5、在解决瞄准效果反馈问题上，有研究提出在系统中加入瞄准评估算法，通过分析目标的图像特征和跟踪轨迹来判断瞄准效果。但这些算法在复杂环境下，如存在干扰物或者目标特征不明显时，准确性会大打折扣，并且实时性也难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对视频目标跟踪的视场局限性以及瞄准效果无法反馈等问题，结合多数据源辅助定位提出了一种多源信号辅助定位的车载跟瞄系统。
2、为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，所述系统包括激光测距器、车载云台摄像机、第一编码器、接口通讯模块、综控计算机、显示器、数据采集器、伺服控制器、第二编码器、伺服云台、激光瞄准确认器；所述车载云台摄像机连接所述激光测距器以及所述第一编码器，所述激光测距器、所述车载云台摄像机和所述第一编码器连接所述数据采集器，所述数据采集器连接所述接口通讯模块，所述接口通讯模块连接至所述综控计算机，所述综控计算机同时连接所述伺服控制器和所述显示器，所示伺服控制器还连接车载云台摄像机和伺服云台，伺服云台连接所述第二编码器，所述第二编码器连接所述数据采集器，所述激光瞄准确认器连接所述伺服云台。
4、进一步地，第一编码器安装在车载云台摄像机上，测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；第二编码器安装在伺服云台上，测量伺服云台俯仰和方位两个角度的姿态信息；每个车载云台摄像机上有两个第一编码器，分别用于测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；伺服云台上有两个第二编码器，分别用于测量伺服云俯仰和方位两个角度的姿态信息。
5、进一步地，所述车载云台摄像机有两个，分布在车顶两侧，车载云台摄像机有俯仰、方位两个自由度，可以拍摄不同方位的视频信号。
6、本专利技术还提出一种多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，所述方法包括如下步骤：
7、步骤s1：车载云台摄像机装载在车顶两端采集周围目标图像信息，通过数据采集器以及接口通讯模块传输到综控计算机，由显示器对周围状态进行显示。
8、步骤s2：综控计算机通过改进yolo系列目标识别算法对图像中的目标进行识别和视频跟踪，选中目标后，综控计算机计算选中的目标中心与车载云台摄像机拍摄的图像中心之间的偏差，通过伺服控制器控制车载云台摄像机，使车载云台摄像机瞄准中心对准目标中心。
9、步骤s3：激光测距器检测车载云台摄像机与目标中心之间的距离输出距离信号；两个第一编码器分别测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；距离信号与车载云台摄像机姿态信息通过数据采集器经接口通讯模块由综控计算机接收。
10、步骤s4：综控计算机根据车载云台摄像机、伺服云台、目标中心之间的几何关系、距离信号、车载云台摄像机姿态信息及伺服云台的姿态信息计算出伺服云台瞄准视轴和目标视轴之间的偏差。
11、步骤s5：根据伺服云台瞄准视轴和目标视轴之间的偏差，通过伺服控制器控制伺服云台将其瞄准视轴中心对准目标。
12、步骤s6：激光瞄准确认器发射激光光束照射目标，通过车载云台摄像机确认目标及激光光斑的图像位置是否重合从而确定目标是否锁定，若存在偏差则根据偏差调整伺服云台的位姿最终达到伺服云台瞄准视轴与目标视轴重合。
13、进一步地，选中的目标中心与车载云台摄像机拍摄的图像中心之间的偏差通过如下公式计算：
14、
15、其中，为选中的目标中心与车载云台摄像机拍摄的图像中心在水平方向的偏差，为选中的目标中心与车载云台摄像机拍摄的图像中心在垂直方向的偏差；表示目标中心在水平方向上的像素位置，表示目标中心在垂直方向上的像素位置；表示车载云台摄像机拍摄的图像中心在水平方向上的像素位置，表示车载云台摄像机拍摄的图像中心在水平方向上的像素位置。
16、进一步地，车载云台摄像机瞄准中心通过如下方式对准目标中心。
17、车载云台摄像机初始状态以2°为调整量进行移动，若车载云台摄像机拍摄的图像中心与目标中心的偏差小于10个像素，则伺服控制器控制车载云台摄像机以0.5°为调整量调整车载云台摄像机的俯仰及方位；若小于5个像素，则伺服控制器控制车载云台摄像机以0.1°为调整量调整车载云台摄像机的俯仰及方位，直到车载云台摄像机拍摄的图像中心与目标中心偏差小于3个像素，则认定车载云台摄像机瞄准中心对准目标中心。
18、进一步地，伺服云台瞄准视轴和目标视轴之间的偏差通过如下方式计算：
19、
20、则伺服云台相对初始状态的瞄准偏差为：
21、
22、其中，表示伺服云台和车载云台摄像机的距离；表示激光测距器检测车载云台摄像机与目标中心的距离；表示车载云台摄像机瞄准中心对准目标中心后的俯仰角度，表示车载云台摄像机瞄准中心对准目标中心后的方位角度；表示伺服云台初始俯仰角，表示伺服云台初始方位角；表示伺服云台和车载云台摄像机中心连线和水平夹角；为车载云台摄像机的瞄准中心和伺服云台瞄准视轴中心高度差；表示伺服云台俯仰偏差，表示伺服云台方位偏差，伺服云台俯仰偏差及伺服云台本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，所述系统包括激光测距器、车载云台摄像机、第一编码器、接口通讯模块、综控计算机、显示器、数据采集器、伺服控制器、第二编码器、伺服云台、激光瞄准确认器；所述车载云台摄像机连接所述激光测距器以及所述第一编码器，所述激光测距器、所述车载云台摄像机和所述第一编码器连接所述数据采集器，所述数据采集器连接所述接口通讯模块，所述接口通讯模块连接至所述综控计算机，所述综控计算机同时连接所述伺服控制器和所述显示器，所示伺服控制器还连接车载云台摄像机和伺服云台，伺服云台连接所述第二编码器，所述第二编码器连接所述数据采集器，所述激光瞄准确认器连接所述伺服云台。
2.根据权利要求1所述多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，第一编码器安装在车载云台摄像机上，测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；第二编码器安装在伺服云台上，测量伺服云台俯仰和方位两个角度的姿态信息；每个车载云台摄像机上有两个第一编码器，分别用于测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；伺服云台上有两个第二编码器，分别用于测量伺服云俯仰和方位两个角度的姿态信息
3.根据权利要求2所述多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，所述车载云台摄像机有两个，分布在车顶两侧，车载云台摄像机有俯仰、方位两个自由度，可以拍摄不同方位的视频信号。
4.一种多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，车载云台摄像机瞄准中心通过如下方式对准目标中心：
7.根据权利要求4所述多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，伺服云台瞄准视轴和目标视轴之间的偏差通过如下方式计算：
8.根据权利要求7所述多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，伺服控制器根据求解的伺服云台俯仰偏差和伺服云台方位偏差，换算为其需要的PWM脉冲，发送控制信号使伺服云台瞄准视轴不断靠近目标视轴。
9.根据权利要求8所述多源信号辅助定位的车载跟瞄方法，其特征在于，当伺服云台俯仰偏差和方位偏差差小于0.1mrad，激光瞄准发射器发射光束照射目标，通过meanshift算法匹配光斑和目标位置，若位置重合，则说明伺服云台瞄准视轴对准目标视轴，进行后续动作；若光斑位置和目标位置未重合，则说明伺服云台瞄准视轴未对准目标视轴，通过确认车载云台摄像机瞄准中心是否对准目标，重新计算伺服云台相应偏差，通过伺服控制器继续控制伺服云台直到光斑和目标重合。
...【技术特征摘要】
1.一种多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，所述系统包括激光测距器、车载云台摄像机、第一编码器、接口通讯模块、综控计算机、显示器、数据采集器、伺服控制器、第二编码器、伺服云台、激光瞄准确认器；所述车载云台摄像机连接所述激光测距器以及所述第一编码器，所述激光测距器、所述车载云台摄像机和所述第一编码器连接所述数据采集器，所述数据采集器连接所述接口通讯模块，所述接口通讯模块连接至所述综控计算机，所述综控计算机同时连接所述伺服控制器和所述显示器，所示伺服控制器还连接车载云台摄像机和伺服云台，伺服云台连接所述第二编码器，所述第二编码器连接所述数据采集器，所述激光瞄准确认器连接所述伺服云台。
2.根据权利要求1所述多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，第一编码器安装在车载云台摄像机上，测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；第二编码器安装在伺服云台上，测量伺服云台俯仰和方位两个角度的姿态信息；每个车载云台摄像机上有两个第一编码器，分别用于测量车载云台摄像机俯仰和方位两个角度的姿态信息；伺服云台上有两个第二编码器，分别用于测量伺服云俯仰和方位两个角度的姿态信息。
3.根据权利要求2所述多源信号辅助定位的车载跟瞄系统，其特征在于，所述车载云台摄像机有两个，分布在车顶两侧，车载云台摄像机有俯仰、...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宗正，牛新建，赵连敏，刘建卫，刘迎辉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。