光電經緯儀多目標跟蹤方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光電測控領域，具體涉及一種光電經煒儀多目標跟蹤方法。
【背景技術】
[0002] 光電經煒儀是靶場主要光測設備之一，廣泛應用于導彈、火箭及航天器等目標的 外彈道軌跡參數測量等任務，為各種飛行器的研制、定型以及毀傷效果評估提供重要的測 量數據。
[0003] 傳統的光電經煒儀主要對單目標進行實時跟蹤，其在自動跟蹤模式時，通常有兩 個階段，階段一是目標捕獲階段，通常在某一等待點等待目標進入視場，在圖像自動跟蹤窗 口，可以看到一個在圖像中心疊加了十字絲和捕獲窗口的畫面，當目標從視場中劃過，經煒 儀通過對連續幀圖像的處理提取出目標；階段二是目標跟蹤階段，圖像處理器將目標位置 相對于圖像中心的偏移量（即脫靶量）發送給隨動系統，隨動系統驅動力矩電機，使經煒儀 的光軸指向目標，從而使經煒儀完成對目標的閉環自動跟蹤過程。理想情況下，被測目標應 位于光軸上，即視場中心點。這種跟蹤方法對于如火箭、航天器等單目標的跟蹤測量比較適 用，其應用范圍較窄，跟蹤數量不大于三個。對于目標數量較多的跟蹤問題，如連發、齊發多 目標或集群目標而言，此類目標所占空域更廣，運動狀態更為復雜。傳統方法跟蹤數量較 少，缺陷明顯，并且由于經煒儀傳統跟蹤方式僅跟蹤第一個被捕獲的目標，因此，無法有效 利用視場一般無法實現多目標跟蹤測量目的。

【發明內容】

[0004] 本發明為解決現有跟蹤方法只適用于對單目標的跟蹤，進而無法有效利用視場對 連發、齊發多目標或集群目標進行測量等問題，提供一種光電經煒儀多目標跟蹤方法。
[0005] 光電經煒儀多目標跟蹤方法，該方法由以下步驟實現：
[0006] 步驟一、光電經煒儀捕獲跟蹤目標，將捕獲到的目標鎖定在圖像的中心零點區域， 并將捕獲到的目標的作為主目標進行跟蹤，跟蹤平穩后，根據所述主目標的飛行方向，選取 新的零點位置，所述新的零點位置的信息發送至圖像處理器；
[0007] 步驟二、所述圖像處理器根據接收新的零點位置計算目標的脫靶量，并將目標的 脫靶量發送至隨動系統；
[0008] 步驟三、所述隨動系統根據接收的脫靶量信息，光電經煒儀動態調整所述新的零 點視場，使后續目標進入視場，并對后續目標進行編號；
[0009] 步驟四、根據編號的目標特性，進行實時切換，實現多目標光電經煒儀視場對多目 標的覆蓋。
[0010] 本發明的有益效果：本發明所述的多目標跟蹤方法，能夠根據視場內目標數量實 時切換零點位置，實現視場內覆蓋更多目標數量，完成多目標實時跟蹤測量的目的。本發明 能夠根據跟蹤過程中的目標特性，實時切換主從目標，更好、更準確的完成多目標實時跟蹤 測量的目的。本發明中提到的目標特性包括目標的大小變化、亮暗變化。
[0011] 本發明不僅使光電經煒儀能夠完成傳統但目標的測量任務，而且解決了光電經煒 儀無法有效地測量連發、齊發多目標或集群目標的問題，提高了多目標數據的測量能力，為 測量多目標彈道、評價多目標毀傷效果等提供了有力的依據。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明所述的光電經煒儀目標跟蹤框圖；
[0013] 圖2為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中光電經煒儀目標跟蹤方式示 意圖；
[0014] 圖3為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中根據目標飛行方向調整跟蹤 零點的跟蹤圖像示意圖；
[0015] 圖4為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中根據視場中目標分布調整跟 蹤零點的跟蹤圖像不意圖；
[0016] 圖5為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中1#目標丟失、次第切換2#為 主跟蹤目標的圖像示意圖；
[0017] 圖6為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中主跟蹤目標切換后、調整跟蹤 零點的跟蹤圖像示意圖；
[0018] 圖7為本發明所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法中切換主跟蹤目標的跟蹤圖像 示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0019] 一、結合圖1至圖7說明本實施方式，光電經煒儀多目標跟蹤方法， 該方法具體由以下步驟實現：
[0020] 在經煒儀穩定將第一個捕獲的目標鎖定在圖像中心0后，根據目標飛行方向，在 目標飛行方向前方，選取一個新的零點CV，使第一個捕獲的目標偏離圖像中心，鎖定在新 零點的位置，以便于經煒儀覆蓋并提取更多的被測目標；
[0021] 跟蹤過程中，可根據目標進入視場中的角度以及目標在圖像中所處的位置，實時 更新零點CV的位置，也可以根據需要切換主跟蹤目標，若主跟蹤目標消失，可次第切換后 續已提取的目標進行跟蹤并將其鎖定在新的零點(V。
[0022] -、跟蹤零點動態切換
[0023] 光電經煒儀在捕獲到第一個目標后，傳統的工作方式是，通過閉環控制使捕獲到 的目標位于光軸附近，即捕獲到的第一個目標在圖像的中心區域。結合圖2,目標被鎖定在 零點〇 (? M附近，假設提取目標坐標為（X1, Y1)，目標脫靶量A 1 ( Δ Χι，Δ yi)如下式所示：
[0025] 待第一個目標（主目標）跟蹤平穩后，根據集群或連發目標的飛行方向，通過觸摸 屏或外部命令在圖像中目標飛行方向前方合適的位置（非中心點0)選取新的零點0'，以 便將集群或連發的大部分目標置于視場中，根據新的零點CV計算目標脫靶量，驅動經煒儀 使目標鎖定在(V。
[0026] 結合圖3,目標由左下角進入視場，待主目標1#跟蹤平穩后，在目標飛行方向前 方選取新的零點CV (X/，y/ )，主目標1#相對于新零點CV (X/，y</ )的脫靶量 Λ1' (Δχ/，Ay1')如下式所示。
[0028] 將新的1#目標脫靶量△ 1'發送給隨動控制系統，隨動控制系統根據脫靶量形成 閉合回路，通過控制方位和俯仰力矩電機的運轉來實現經煒儀鎖定1#目標在CV位置。假 設經煒儀測量的是連發多目標，由于第一個目標穩定跟蹤于新選取的零點CV，后續目標陸 續進入視場，排列在主目標的后方，對圖像中1#目標飛行的后方區域進行目標提取，即僅 對1#目標左側部分的圖像進行計算，提取后續進入視場中的目標，并依次對進入視場內的 目標進行編號，如圖3中的2#目標、3#目標。如果新選取的零點仍然不利于覆蓋多目標，可 以在跟蹤過程中，實時更新的跟蹤零點，結合圖4,通過零點的動態切換實現光電經煒儀視 場對多目標的有效覆蓋。
[0029] 二、主跟蹤目標切換；
[0030] 在跟蹤過程中，若1#目標的目標特性減弱，無法正常提取、跟蹤，按編號順序，后 續目標替補主目標，跟蹤零點保持在原有偏心零點，經煒儀次序跟蹤后續目標在原有偏心 零點位置，結合圖5,即將2#目標鎖定在偏心零點(V，此時，3#目標丟失，可結合跟蹤零點 動態切換功能，將3#目標重新拉入視場，結合圖6,以便于多目標測量。
[0031] 跟蹤過程中，若主跟蹤目標并不是關注的目標，如圖3所示，主跟蹤目標為1#目 標，目標坐標為（Xl，yi)，如果此時關注的目標為3#，目標坐標為（x3，y 3)，通過外部命令使圖 像處理器工作在跟蹤目標切換模式，在觸摸屏直接點擊3#目標，或通過外部命令選擇主跟 蹤3#目標，在跟蹤零點不變的情況下，使圖像處理器輸出脫靶量Δ3(Δχ 3, Ay3)。
[0033] 隨動控制系統根據3#目標的脫靶量形成閉環跟蹤，即可實現主跟蹤目標的切換， 切換結果結合圖7。
[0034] 本實施方式中，在光電經煒儀工作過程中，跟蹤零點切換與主跟蹤目標切換兩部 分功能可以根據實際情況結合使用，以達到對集群、連發或齊發多目標的有效覆蓋和測量。
【主權項】
1. 光電經煒儀多目標跟蹤方法，其特征是，該方法由以下步驟實現： 步驟一、光電經煒儀捕獲跟蹤目標，將捕獲到的目標鎖定在圖像的中心零點區域，并將 捕獲到的目標的作為主目標進行跟蹤，跟蹤平穩后，根據所述主目標的飛行方向，選取新的 零點位置，所述新的零點位置的信息發送至圖像處理器； 步驟二、所述圖像處理器根據接收新的零點位置計算目標的脫靶量，并將目標的脫靶 量發送至隨動系統； 步驟三、所述隨動系統根據接收的脫靶量信息，光電經煒儀動態調整所述新的零點視 場，使后續目標進入視場，并對后續目標進行編號； 步驟四、根據編號的目標特性，進行實時切換，實現多目標光電經煒儀視場對多目標的 覆蓋。2. 根據權利要求1所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法，其特征在于在，步驟一中，主目 標鎖定在零點位置，如果主目標特性減弱，無法正常提取，則對其它目標按順序編號，并按 編號的順序，將后續目標替補主目標，經煒儀次序跟蹤后續目標在新的零點位置。3. 根據權利要求1所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法，其特征在于，所述目標特性包 括目標大小及目標亮度。4. 根據權利要求1所述的光電經煒儀多目標跟蹤方法，其特征在于，根據目標進入視 場中的角度以及目標在圖像中的位置，動態調整零點位置。
【專利摘要】光電經緯儀多目標跟蹤方法，涉及光電測控領域，解決現有跟蹤方法只適用于對單目標的跟蹤，進而無法有效利用視場對連發、齊發多目標或集群目標進行測量等問題，在經緯儀穩定將第一個捕獲的目標鎖定在圖像中心后，在目標飛行方向前方，選取新的零點，使第一個捕獲的目標偏離圖像中心，鎖定在新零點的位置；跟蹤過程中，根據目標進入視場中的角度以及目標在圖像中所處的位置，實時更新零點的位置，也可以根據需要切換主跟蹤目標，若主跟蹤目標消失，可次第切換后續已提取的目標進行跟蹤并將其鎖定在新的零點。本發明提高了多目標數據的測量能力，為測量多目標彈道、評價多目標毀傷效果等提供了有力的依據。
【IPC分類】G01C1/02
【公開號】CN105300345
【申請號】CN201510760697
【發明人】穆治亞, 何昕, 魏仲慧, 張磊, 何丁龍
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月10日