光电跟踪系统信息处理技术研究

光电跟踪系统信息处理技术研究

摘要：介绍光电跟踪系统的组成、工作模式、工作原理等内容。光电跟踪系统主要由激光测距仪、电视跟踪仪、红外跟踪仪、伺服系统组成，信息处理单元主要由激光信息处理机、图像跟踪处理器、伺服控制、信息管理机组成。重点介绍了光电跟踪系统的工作模式、工作原理及其各组成单机的信息处理技术内涵。

关键词：光电跟踪；信息处理；激光测距；同频干扰

前言

光电跟踪系统是以光电器件(主要是激光器和光电探测器)为基石，将光学技术、电子/微电子技术和精密机械技术等融为一体，形成具有特定战术功能的军事装备。目前国内外较先进的军用光电跟踪系统多以激光测距仪、电视跟踪仪和红外跟踪仪三位一体为核心构成，其中激光测距仪是距离测量设备，当电视/红外稳定跟踪目标时，测出目标的距离信息，为火力系统精确打击目标提供信息；红外跟踪仪利用目标自身的热辐射能量成像，通过监视器观察、监视目标及外界动态，具有较好的穿透雾、霆能力，能在较恶劣气候条件下工作，是具有昼夜工作能力的被动式目标成像探测器；电视跟踪仪为昼间目标探测器，对可见光波段的目标具有成像后目标特征明显、探测及跟踪距离较远等特点，也是光电跟踪仪的主要探测传感器之一。

信息处理技术是光电跟踪系统实现作战效能的关键技术之一。先进的信息处理技术能有效地提高火控系统和制导武器系统的跟踪精度、探测精度、反应时间、目标识别能力、目标成像分辨率和系统的抗干扰能力，可以有效地增强己方防御能力和对抗敌方的能力。

1光电跟踪系统的组成

光电跟踪系统的组成框图如图1所示，从独立功能单体上分主要由激光测距仪、电视跟踪仪(工作波段0.4-0.9 μm)、红外跟踪仪(工作波段8-12μm)组成[1]；从功能模块分主要有传感器模块、转台及测角和信息处理单元组成。其中电视摄像仪、红外热像仪和激光测距主机为传感器模块，激光信息处理机、图像跟踪处理器、伺服控制和信息管理机为信息处理单元。

图1光电跟踪系统组成框图

2 光电跟踪系统的工作原理

光电跟踪系统是火控系统的重要组成部分之一，它为火力系统精确打击目标提供高精度指示信息。光电跟踪系统开机进入正常工作流程后可单独工作，也可接受火控台遥控指令。当接收火控台遥控指令时，目标指示信息、指令等经信息管理机解释、处理后送给伺服控制实现调舷等功能。在工作过程中，电视摄像仪和红外热像仪对目标进行双通道探测，产生满足灵敏度要求的双路图像视频信号，提供给跟踪处理器。操作者对这两种传感器的工作状态可进行分析、比较，根据工作时的具体情况(天气、能见度等)选择置信度较高的传感器为光

电跟踪系统主传感器。

电视/红外图像跟踪处理器对视频图像信号进行实时处理，对目标完成捕获后求取目标相对于光电跟踪系统瞄准线的方位和俯仰角坐标偏差量，并馈送给信息管理机，经处理后驱动伺服控制。伺服控制控制转台，使瞄准线对目标向着减小角误差的方向运动，实现闭环跟踪。光电跟踪系统跟踪好目标后控制激光测距仪发射激光进行测距，并实时提供目标的距离量给信息管理机。信息管理机完成目标方位角度、距离数据和伺服信息的融合处理及与火控台的信息交流。

3光电跟踪系统的工作模式

光电跟踪系统的工作模式[2]可以有三种：自动、半自动、人工干预，其工作流程示意图如图2。“自动”模式为主工作模式，系统加电后，光电跟踪系统自动处于“自动”工作模式，如需人工参与时，可切换到“半自动”或“人工干预”模式。

图2光电跟踪系统的工作流程示意图

4光电跟踪系统信息处理技术内涵

光电跟踪系统信息处理采用融合技术。在光电跟踪系统中，信息管理机、电视/红外图像跟踪处理器、激光信息处理机和伺服控制为信息处理单元。信息管理机既负责光电跟踪系统和火控台之间信息的交换，又负责光电跟踪系统内部各信息处理单元之间的信息融合和数据交流；图像跟踪处理器进行电视/红外跟踪仪的图像跟踪信息处理；激光信息处理机是激光测距仪的指控中心和数据处理中心;伺服控制系统实现伺服机动系统的调度。

5激光测距仪信息处理技术

5.1激光测距仪工作原理

本系统研制的是脉冲激光测距仪，其原理框图如图3所示，脉冲激光测距#[]与雷达测距在原理上是相同的：在测距点向被测目标发射一束激光脉冲，光脉冲照射到目标上后其中一小部分激光反射回测距点被探测器接收。假定激光脉冲由发射点至目标来回一次所经历的时间间隔为△t，那么被测目标的距离R的计算公式如(2-1)所示：R=1/2c△t 式中：R一测距距离值；△t——时间间隔；C——大气光速，

真空中的光速是精确的物理常数：c0——2.9979246×108m/s，海平面或近地面的平均大气折射率n=1.000275266,故近地面大气中的光速c=c o/n=2.9971x108m/S 式中时间间隔△t的起始时刻由发射激光脉冲(即主波)时刻确定，时间间隔△t的终止时刻则是由被目标反射回的激光(即回波)到达激光测距仪接收前放的时刻确定的。

图3激光测距仪测距原理框图

5.2激光信息处理机的工作原理

激光信息处理机是激光测距仪的重要组成部分，它的功能是在电视跟踪仪或红外跟踪仪稳定跟踪目标时，实施测距、复杂背景下的目标检测。任务是把具有一定时间间隔的主回波脉冲信号经过搜索、窄波门跟踪，进行分离、引导、预估、滤波，引导主回波信号进入时延测量电路，时延测量电路对主回波时延进行精密测量，获取时延数据送入单片机，单片机对其作时间距离转换，并做误差修正[3]。经修正后的数据发送给光电跟踪系统信息管理机。6电视/红外图像跟踪处理技术

电视/红外图像跟踪处理器是电视跟踪仪和红外跟踪仪的核心，它是把图像处理、模式识别、人工智能、自动控制、信息处理有机地结合起来，形成一种能从图像中实时地自动识别目标、提取目标位置信息、自动跟踪运动目标的技术。图像跟踪处理器主要完成目标检测、目标识别、数据综合和角偏差测量任务，测量并计算出目标偏离光轴的方位角和高低角。

电视/红外图像跟踪处理器从功能上来分，如图4所示，主要有五部分组成[4]：目标分割、特征抽取、智能决策、跟踪控制、匹配相关。特征抽取是提取出被识别对象的某些特征，作为计算机处理的输入信息，用来对被识别对象进行分类和描述。智能决策是跟踪器在跟踪的过程中，随着跟踪环境的变化，计算出目标特征的相关性，自动选择跟踪模式和跟踪状态，以保证系统的稳定跟踪。跟踪控制主要是计算出目标的角误差信息和滤波，一方面提高跟踪精度和稳定性，另一方面，要进行记忆跟踪。匹配相关是利用图像相关技术，计算出图像中目标的配准点，更适用于复杂背景下的目标跟踪和近距离目标跟踪。

图4 图像跟踪处理器原理组成框图

结束语

以光电跟踪系统的实际工程应用为背景介绍该系统的组成、工作模式、工作原理及各组成信息处理单元的原理、功能等信息处理技术内涵。

参考文献

1.姚红萍等.火控光电仪伺服系统的研制.兵工自动化.200

2. 37-39

2.吴宗凡，柳美琳，张绍举等.红外与微光技术.国防工业出版社.1998

3.1998 PCA82C250 CAN控制器接口.Http://wvw. zlgmcu. com

4.饶运涛.现场总线CAN原理与应用技术.北京航空航天大学出版社.2004

光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状

光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状 2012年 6 月

目录 摘要 (1) 第1章引言 (2) 第2章光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理 (3) 2.1计算机控制单元 (3) 2.2环路控制单元 (3) 第3章光电跟踪仪伺服控制系统的关键技术 (5) 3.1瞄准线稳定技术 (5) 3.2复合控制技术 (5) 3.3等效复合控制与预测滤波技术 (6) 3.4共轴跟踪技术 (6) 3.5复合轴控制技术 (7) 3.6其它高精度控制技术 (8) 第4章光电跟踪仪伺服控制系统的国内外发展现状及趋势 (9) 4.1国内外发展现状 (9) 4.2发展趋势 (9)

摘要 光电跟踪仪中的伺服控制系统是光电跟踪设备的重要组成部分，其跟踪精度是衡量光电跟踪设备的主要指标，实现高精度跟踪控制，成为许多高精度光电跟踪设备必须解决的难题之一。因此要获得高精度的光电跟踪仪，必须深入了解其伺服控制系统。 本文从光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理、关键技术及其国内外发展现状与发展趋势三方面对其进行了介绍，为伺服控制系统的设计及研究提供了参考。 关键词：光电跟踪，伺服控制系统，跟踪精度

第1章引言 光电跟踪伺服控制系统是一个包括光电探测、信号处理、控制系统及精密机械等几部分组成的复杂设备。它的主要功能是根据光电传感器送来的目标位置偏差信号的大小及方向控制伺服电机驱动跟踪轴，减小偏差，实现对目标的光电闭环自动跟踪，其具有实时性、精度高的特点，在靶场测量、武器控制、航空等各种军用与民用领域有着广泛的应用。 随着现代技术的发展、目标机动性能的增强，对光电跟踪仪的伺服控制系统要求越来越高，要求其响应更快、稳定和跟踪精度更高。某些系统甚至要求跟踪精度达到1μrad。多年来，国内外的科技工作者在提高光电跟踪仪伺服控制系统跟踪精度方面进行了深入的伺服控制策略方面的研究。 为此，深入了解光电跟踪仪伺服控制系统的工作原理、关键技术的应用与研究及国内外发展现状，对于探讨进一步提高其性能指标的方法具有重要的意义。

光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术

《光电测量技术》课程读书 报告 院（ 系 ） 名 称 ： 电气工程及自动化学院 专业名 称 ： 自动化测试与控制系 学生学 号： 学生姓 名： 指导教 师 ： 哈尔滨工业大学 2016年11月

第1 章绪论. ............................................. 错误! 未定义书签。 1.1 课题背景及研究意义 0 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 0 1.3 光电经纬仪测速方法和应用现状 (2) 1.4 报告主要研究内容及结构安排 (2) 1.5 本章小结 (3) 第2 章跟踪测量理论基础. ..................................... 错误! 未定义书签。 2.1 常用坐标系及坐标转换 (4) 2.1.1 地心坐标系 (4) 2.1.2 跑道坐标系 (4) 2.1.3 测量坐标系 (5) 2.1.4 辅助坐标系 (5) 2.2 直角坐标系之间的转换 (5) 2.3 目标空间定位方法 (6)

2.3.1 单站定位 (6) 2.3.2 双站交会定位 (7) 2.3.3 纯测距信息定位 (7) 2.4 本章小结 (7) 第3 章光电跟踪测量. ...................................... 错误! 未定义书签。 3.1 激光测距仪 (9) 3.2 单站双站综合测量 (9) 3.3 本章小结 (10) 参考文献. ................................................ 错误!未定义书签。

第1 章绪论 1.1 课题背景及研究意义 现代化靶场上的武器控制系统、激光通讯设备或者是天文观测仪器中，为了迅速地发现并精确地跟踪目标，都需要安装光电捕获跟踪与瞄准装置。光电经纬仪作为既能记录目标的运动姿态，又能实现对目标高精度空间测量的靶场光电跟踪测量设备，具有测量精度高、事后可复现、直观性强等优点，因此，在靶场跟踪测量领域得到了广泛的应用[1]。 为了精确地跟踪运动目标，一旦确定运动目标之后，需要将目标的运动轨迹以及运动状态记录下来。而运动目标的外弹道测量数据主要包括两方面的内容：第一，运动姿态；第二，弹道数据：如目标在各跟踪测量时刻的空间位置坐标、速度、距离、航迹倾角、航迹偏角等等[2]。得到目标在当前时刻的速度，对于分析目标的空间运动特性、几何特性、物理特性以及后续跟踪测量时刻对目标的识别、运动过程的模拟仿真、航迹测量等具有非常重要的意义[3]。 在靶场试验中，光电经纬仪对运动目标进行跟踪测量时，只能测得目标在各跟踪时刻的方位角和俯仰角，不能直接输出目标的速度测量值。因此，本文主要针对光电经纬仪不能直接测得跟踪目标的速度值这一问题，开展了光电测量仪器的测速误差分析及提高精度方法这一研究。 利用光电经纬仪输出的方位角和俯仰角的角度值，以及加装激光距仪输出的目标距光电经纬仪的距离，采用相应的数学算法获取目标的速度、加速度与测量时间的函数关系，据此外推目标在下一时刻的空间位置坐标、速度和加速度等运动参数[4]。将目标的速度参数反馈给光电经纬仪自身的伺服控制系统，作为目标继续跟踪捕获的参考。这在光电跟踪测量领域中，对提高光电经纬仪的跟踪测量精度具有非常重要的现实意义，也是今后该领域研究的目标和方向。 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 光电经纬仪作为现代化靶场最基本的光电测量仪器，被广泛应用于航空航天以及武 器试验等军事科研领域。 从60 年代初期开始，国内的一些研究所和高校开始自己研制靶场试验专用光电经纬仪。其中，最具有代表性的研制单位是长春光机所和成都光电所，这两个研究所研制的靶场专用大型光

光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪设计与实现

光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪设计与实现 【摘要】本文从多传感器结构设计、融合跟踪算法两方面，进行了光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪的设计与实现方法研究。设计了一套集可见光测量、红外测量和激光测量为一体的光电跟踪测量系统，实现了适应不同环境背景下的单站定位测量功能。 【关键词】光电跟踪测量系统；传感器；融合跟踪 The Design and Realization of multiple sensors Fusion Tracking for the photoelectrical theodolite （Troops 91351，Qiao Tie-ying，Yang Hai-qing） Abstract：Though design the multiple sensor frame and fusion tracking arithmetic，This paper designed and realization of multiple sensors fusion tracking for the photoelectrical theodolite.A photoelectrical theodolite is designed which is be maked up of the visible light measurement，the infrared measurement and the laser measurement，the single station location measurement function is realized for the different environmental contexts. Key words：photoelectrical theodolite；sensor；Fusion Tracking 1.引言 目前，光电测量技术得到了极大的发展，其中可见光测量技术、红外测量技术和激光测距技术日益成熟，多种型号多种功能的光电跟踪测量系统在不同的军用民用领域得到了广泛应用。如果在一套光电测量系统中，做到取长补短，综合可见光、红外光等多种测量技术融合跟踪，并形成单站定位能力，将大大提高光电跟踪测量系统的功能，在各种应用领域发挥更大作用。 2.多传感器结构设计 2.1 传感器的特点与功能 为实现近、远程目标的捕获跟踪和单站定位能力，选择测量电视系统、变焦距捕获电视系统、中波红外测量系统、长波红外测量系统和激光测距系统，集成安装在同一套光电跟踪测量系统上。 测量电视焦距较长，主要完成对目标的高精度测量，兼顾对目标的捕获和跟踪；变焦距捕获电视焦距变化范围大，可实现对近距离目标的捕获、跟踪，采用广播级的3CCD彩色相机，图像具有良好的质量；中波红外系统主要实现低能见度时对目标的捕获、跟踪和测量；长波红外系统可在夜间实现对目标的捕获、跟踪和测量，同时也可分辨目标的轮廓；激光测距系统实现对目标距离的测定，实现光电跟踪测量系统单站定位的功能。 2.2 总体布局与结构 光电跟踪测量系统中的经纬仪配备的传感器较多，总体布局与设计的原则是最大限度的集中于主视轴周围，以减少各传感器间轴系误差对总测角精度的影响。图中测量电视系统位于中心主视轴，捕获电视和激光测距系统在测量电视上方，中波红外系统和长波红外系统位于测量电视下方。结构如图所示。 2.3 垂直轴系结构设计 2.3.1 功能和组成 由于垂直轴系形成跟踪架的方位轴线，实现方位角测量、跟踪驱动、角速度反馈功能，所以，垂直轴系精度将直接影响水平轴系和跟踪架精度，对经纬仪总

光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术

《光电测量技术》课程读书报告 光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术 院（系）名称：电气工程及自动化学院 专业名称：自动化测试与控制系 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 哈尔滨工业大学 2016年11月

目录 第1章绪论............................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1课题背景及研究意义 (1) 1.2国内外光电经纬仪技术的研究现状 (1) 1.3光电经纬仪测速方法和应用现状 (3) 1.4报告主要研究内容及结构安排 (4) 1.5本章小结 (5) 第2章跟踪测量理论基础....................................................................... 错误!未定义书签。 2.1常用坐标系及坐标转换 (6) 2.1.1地心坐标系 (6) 2.1.2跑道坐标系 (7) 2.1.3测量坐标系 (7) 2.1.4辅助坐标系 (8) 2.2直角坐标系之间的转换 (8) 2.3目标空间定位方法 (9) 2.3.1单站定位 (9) 2.3.2双站交会定位 (10) 2.3.3纯测距信息定位 (11) 2.4本章小结 (12) 第3章光电跟踪测量............................................................................... 错误!未定义书签。 3.1激光测距仪 (13) 3.2单站双站综合测量 (14) 3.3本章小结 (15) 参考文献..................................................................................................... 错误!未定义书签。

“夜通航”船用光电取证跟踪系统解决方案2020.9.28

“夜通航”船用光电取证跟踪系统解决方案 我国的海域辽阔，海上执法部门有海监、海事、渔政、海关、公安边防海警部队等执法力量，呈现出多头管理、职能交叉的特点。其中，海监部门的主要职能是对国家管辖海域（包括海岸带）实施巡航监视，查处侵犯海洋权益、违法使用海域、损害海洋环境与资源、破坏海上设施、扰乱海上秩序等违法违规行为，并依照有关法律和规定，根据委托或授权进行其他海上执法工作；海事部门主要负责国家水上安全监督和防止船舶污染、船舶及海上设施检验、海上安全救生等工作；渔政部门的任务是渔业保护和渔业执法；海关部门的职责以缉私；公安边防海警部队的主要任务是维护中国管辖海域的治安秩序。 然而海上执法是—项复杂的工作，夜晚、雾霾天气执法时能见度不良，不仅给船舶航行安全带来很大影响，调查、取证难度大且十分费时。雷达画面显示不够直观，不能直接对周边环境进行判断，或寒潮天气，受风浪影响，船只摇晃，普通监控设备难以在恶劣环境中对重点目标进行跟踪和抓拍取证。因为画面抖动，拉近后目标可能会丢失；夜间使用普通摄像机无法远距离监控，海上执法对产品要求很是严格，需要做到不管白天，晚上，雾天，都要能及时发现目标, 看清对方船名船号以及对方情况。系统要求简单、易于操作。 广州恒威电子科技有限公司成立于2005年，是国家级高新技术企业，专业研发、生产、销售“夜通航”船用光电跟踪取证系统、船用夜视仪、船用微光摄像机、船用雾航仪、船用视频监控系统、船舶防碰撞系统、水上水下搜救系统、海水养殖、海域远程监控系统、智慧边海防监控系统、红外热成像等特种安防产品。积累了陀螺稳定、自动跟踪、AI算法等技术开发，以及船舶、岸基、海基光电系统集成经验，在全国海洋执法船用光电跟踪取证系统领域有一定的影响力。 “夜通航”船用光电跟踪取证系统包括一个带陀螺稳定功能的指向器，以及驾驶室内的显控、录像设备。指向器安装在船上视野开阔的位置。指向器集红外热像仪、激光红外照明器、AI算法、跟踪模块、超低照度摄像机及高性能转台于一体，内置的非制冷氧化钒焦平面红外热像仪，即使在黑夜或雾天航行也能提供清晰的红外热图像。并且内置低照度摄像机，在光线较暗时也能提供高清晰的彩色图像，光线不足时可通过激光红外照明器以及红外热像仪对水面的目标进行搜索、监控。

HEOS-300型船载光电跟踪取证系统

HEOS-300型船载光电跟踪取证系统

HEOS-300型船载光电跟踪取证设备 产品介绍 中船重工第七一七研究所 武汉华之洋光电系统有限责任公司 二〇一三年一月

HEOS-300型船载光电跟踪取证设备 1产品概述及主要技术特点 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备是进行海上搜索跟踪、执法取证的重要设备。具有全天候、速度快、覆盖面广、视距范围大、图像稳定清晰的特点。设备主要提供执法调查所需的最直接和直观的证据，即照片和录像资料，它包括了时间，地理位置，范围和事件过程等内容。调查人员通过已经掌握的证据材料，有针对性地调查相关的船舶、人员和部门，进一步取得有价值的证据，从而确认嫌疑船舶的违法行为成立，以达到惩罚犯罪分子，进行公正执法的目的。 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备安装在舰船的顶甲板上，在白天通过彩色CCD电视摄像系统，在夜间通过高性能制冷型红外热成像系统发现、识别和确认目标，对海洋环境、海洋资源和海空目标等进行监视、跟踪和记录取证，达到维护海洋权益，保护海洋环境和资源的目的，并作为海洋执法监察调查取证的依据。该系统可以根据用户的要求，灵活选配多种规格的光学镜头、CCD摄像机、制冷型红外热像仪和红外镜头，HEOS-300采用了计算机自动控制技术、图像信息处理技术、图像稳定技术、自动跟踪等现代高科技，产品主要技术特点： ●采用高端图像传感器和处理模块，提高产品性能； ●采用标准化、模块化设计技术，扩展性好，维修方便； ●采用“三防”、密封设计技术，利于海上恶劣环境长期使用； ●采用先进的图像处理技术、目标跟踪技术，图像稳定清晰； ●采用了先进的陀螺伺服稳定技术，有效隔离船摇； ●采用彩色、黑白和红外热成像系统，即使在完全漆黑的夜晚，也能发 现和识别目标； ●提供RS-485、以太网和多路标准视频接口； ●中国船级社（CCS）认证。 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备于2006年获得中国船级社型式认可，装船产品均提供CCS产品证书。HEOS系列船载光电取证设备已

光电检测-报告

摘要 设计了一种应用于微光夜视仪检测设备中低噪声的光电检测系统，分析了电路中产生的主要噪声，并提出了抑制方法。系统采用光敏二极管作为光电检测器件，并利用单片机实现了光照度的实时显示与超差报警以及与上位机的通信。关键词：单片机；光电检测电路；光电二极管 Ａｂｓｔｒａcｔ Ａｌｏｗｎｏｉｓｅｌｉｇｈｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒａｎｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｎｏｉｓｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｔｕｄｙｈｏｗｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｍ．Ｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｉｓｕｓｅｄａｓｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｌａｒｍａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｐhｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ． 0 引言 夜视技术在军事、工业、农业、科学研究、医药卫生等领域有着广泛的应用，特别是在军事方面的需求是夜视技术发展的原动力。在现代战争中，为了提升战争的突然性以及扩大战争的时间范围和空间范围，需要部队在星光或月光等微弱光照度情况下对战场进行侦查和监控，这就必须依靠夜视技术，所以，微光夜视仪设备的可靠性将直接影响到军队的战斗力。要确保每一个装备的夜视仪都是合格的，就对检测设备的技术指标提出了很高的要求。为模拟实际中的夜天光环境，在微光夜视仪检测设备中的光源要求色温为２８５６Ｋ，光照度的变化不超过±１０％。光应力源是否符合要求直接决定了整套系统工作的稳定性及判断结果的准确度，所以，为了保证检测设备的检测精度以及检测结果的准确性，要求对光源的照度变化进行实时监测。当光源变化超出规定范围时，能够及时报警，提示进行设备维修或光源的更换。 １系统设计与工作原理 系统主要包括：光电检测电路、光照度显示模块、超差报警模块、串口通信模块。具体原理是通过光电检测电路将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号，再通过ＡＤＣ将电压信号转换为数字信号送入单片机，单片机将数据进行补偿算法获得精确的实际采样值，控制数码管显示实时光照度，一旦光照度不符合设计指标，则通过报警灯及蜂鸣器进行报警，同时，通过ＲＳ２３２串口与上位机进行通信。系统原理框图如图１所示。

CCD成像原理简介21光电跟踪技术简介光电跟踪系统的组成

第二章CCD成像原理简介 2.1 光电跟踪技术简介 光电跟踪系统的组成框图如图3-1所示，从独立功能单体上分主要由激光测距仪、电视跟踪仪、红外跟踪仪组成；从功能模块分主要有传感器模块、转台及测角和信息处理单元组成。其中电视摄像仪、红外热像仪和激光测距主机为传感器模块，激光信息处理机、图像跟踪处理器、伺服控制和信息管理机为信息处理单元。 图2-1 光电跟踪系统组成框图 光电跟踪系统信息处理采用融合技术。在光电跟踪系统中，信息管理机、电视/红外图像跟踪处理器、激光信息处理机和伺服控制为信息处理单元。信息管理机既负责光电跟踪系统和火控台之间信息的交换，又负责光电跟踪系统内部各信息处理单元之间的信息融合和数据交流;图像跟踪处理器进行电视/红外跟踪仪的图像跟踪信息处理;激光信息处理机是激光测距仪的指控中心和数据处理中心;伺服控制系统实现伺服机动系统的调度。 2.2 CCD成像原理简介 CCD全称为电藕合器件，是英文Charge Couple Device的缩写。它是70年代发展起来的一种以电藕合包形式存储和传输信息的新型半导体器件，是目前应用较多的图像采集装置。用CCD摄像机采集可以采集灰度图，当光源的光照射到场景中的物体上后，物体所反射的光先由CCD接受并进行光电转化，所得到的电信号再经量化就可形成空间和幅度均离散化的灰度图。图像的空间分辨率主要由CCD摄像机里图像采集矩阵中光电感受单元的尺寸和排列所决定，而灰度图的幅度分辨率主要由对电信号进行量化所使用的级数所决定。 至今，CCD摄像仪己从实验室研究走向实际应用阶段，在航空航天、卫星侦察、遥感遥测、天文测量、传真、静电复印、非接触工业测量、光学图像处理等领域都得到了广泛的应用。目前世界上所有极轨和地球静止气象卫星在可见光和红外波段的成像遥感器都采用某种

光电检测

第1章概述 光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图像测量等。 光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，他具有如下特点： （1）高精度。光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m；光栅莫尔条纹法测角可达到；用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。 （2）高速度。光电测量以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。 （3）远距离、大量程。光是最便于远距离粗寒痹的介质，尤其适用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。 （4）非接触测量。光照到被测物体上可以认为是没有测量力的，因此也无摩擦，可以实现动态测量，是各种测量方法中效率最高的一种。 （5）寿命长。在理论上光波是永不磨损的，只要复现性做得好，可以永久的使用。 （6）具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。用光电方法还便于信息的控制和存储，易于实现自动化，，易于与计算机连接，易于实现只能化。 光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术，是机、光、电、计算机相结合的新技术，是最具有潜力的信息技术之一。 1.1本课题的前景与意义 随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这些方面。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电

光电跟踪测量仪器的设计及研究现状

光电跟踪测量仪器的设计及研究现状 2012年 5 月

目录 摘要 (1) 第一章前言 (1) 1.1天文望远镜 (1) 1.2靶场光测设备 (1) 1.3光电跟踪仪 (1) 第二章光电跟踪测量仪器的整体设计内容 (2) 2.1目标信息通道（光、电传感器）的设计 (2) 2.1.1目标信息通道的配置 (2) 2.1.2光学设计 (2) 2.1.3结构设计 (4) 2.1.4记录介质和图像传感器的选择 (4) 2.1.5图像处理、存储和显示 (4) 2.1.6作用距离分析 (5) 2.2跟踪架的设计 (5) 2.3电控回路的设计 (5) 2.4控制管理的设计 (6) 2.5其它设计内容 (6) 第三章光电跟踪测量仪器的光学系统 (6) 3.1应用的光学器件及原理 (6) 3.2探测器的光学系统原理 (8) 第四章光电跟踪测量仪器的光电传感系统 (8) 4.1光电传感系统的基本原理 (8) 4.2光电传感系统的国内外研究现状 (9) 4.2.1国外研究现状 (9) 4.2.2国内研究现状 (9) 第五章光电跟踪测量仪器的国内外研究现状 (9)

摘要 光电跟踪测量仪器集合了光机电技术于一体，主要应用航空航天观测设备、武器制导、及靶场光电测量仪器等领域。本文首先详细介绍了光电跟踪测量仪器的整体设计内容，然后主要阐述了其中的光学系统与光电传感系统的基本原理及发展现状，最后简要介绍了光电跟踪测量仪器在一些领域的研究现状。 关键词：光电跟踪测量光学系统光电传感系统 第一章前言 一般光电跟踪测量系统用来实施空间目标的精确位置测量，其广泛应用于制导武器、航空航天观测设备以及靶场光电测量仪器等领域，按其应用领域基本上可以分为以下三类： 1.1天文望远镜 用于天文观测和天文测量，也就是用它来观察和测量天体。天文望远镜一般焦距很长，视场较小，跟踪速度和加速度很小，但测量精度要求很高。 1.2靶场光测设备 主要用于弹道测量，从其发展历史来看，是应靶场弹道测量，特别是火箭、导弹弹道测量的需要形成其独有的一类综合光学精密仪器。最早期的是电影经纬仪，随着现代技术的发展，已经形成了装备有电视、红外、和激光跟踪测量，电影记录的光电跟踪经纬仪。在发展过程中应卫星业务运行和管理的需要，发展出了深空网概念。 这一类仪器焦距较长，视场也不大，跟踪速度和加速度要求愈来愈高，但其跟踪精度和测量精度要求极高。 1.3光电跟踪仪 光电跟踪仪主要用来为火器指示目标，给出目标空间位置信息。由于电子对抗的发展，雷达信号往往受到强有力的干扰，而影响到整个火控系统的有效性，因此愈来愈多的火控系统装置有光电跟踪仪，作为雷达的补充，同时还可以提高对目标指示的精度。

浅谈光电跟踪系统ATP技术

浅谈光电跟踪系统ATP技术 【摘要】光电跟踪成像系统，不管是应用在何种场合，只要是对运动目标进行成像，都有捕获、跟踪和瞄准(ATP)的要求。在确定ATP的性能要求之前，首先要明确ATP的基本概念。不管是捕获、跟踪或瞄准，都存在不确定性的、随机因素，即都存在一个捕获概率、跟踪概率和脑准概率的问题。本文详细介绍了ATP技术在空间光通信系统中的重要性,对ATP系统的结构、工作原理以及关键技术指标进行了重点研究。 【关键词】光电跟踪系统;ATP;跟踪和瞄准 0.引言 空间光通信正是以其传输码率高、功耗低、抗干扰能力强等一系列优点而发展起来的一项高新技术,各国都非常重视对空间光通信的研究工作。而窄的激光发射光束导致了光束对准中许多技术上的挑战,对捕获、跟踪和瞄准(Acquisition、Tracking、Pointing-ATP)技术的研究也就显得尤其重要。 1.跟踪和瞄准误差 捕获，捕获定义为在预计的目标可能存在的区域(一般称为不确定区域)对所需要目标的识别；跟踪，跟踪定义为仪器祝轴〔Los)相对目标祝抽的晃动。跟踪的目的在于稳定仪器的祝抽，使级踪误差和动态向应性能满足规定的指标；瞄准(Pointing)，瞄准定义为仪器视抽相对目标视轴的平均取向。瞄准的目的在于使仪器祝轴和目标视轴之间误差(平均伯差和标准偏差)满足瞄准精度指标。 跟踪误差和瞄准误差如果都是以仪器视轴为参考的话，则它们都包含系统误差(误差平均值m)和随机误差(RMS值)。两者的误差源是不同的，根据光电跟踪系统的用途不同，对系统误差和随机误差的要求侧重点有所不同。对于测量应用，要求随机误差尽可能小，因为它们是不能修正的，会直接影响测角误差，而系统误差是可以修正的。对于激光光束瞄准应用，如空间激光通信、激光定向武器等，要求系统误差尽可能小，同时随机误差也尽可能小，以使仪器视铀为中心的发射激光束最大能量密度瞄准目标。为此，常常采用复合轴伺服系统结构工作原理。这种系统实质上是在跟踪回路基础上又加一个瞄准回路，对跟踪回路误差进一步校正，使仪器视轴和目标视轴之间的误差进一步减小。复合铀伺服系统中的瞄准回路一般是在光学望远镜主光学系统光路中，插入一个快速定位反射镜，通过瞄准回路的伺服控制改变发射激光光束的方向，使它更准确的瞄准目标。由于跟踪误差和瞄准误差中，都包含有随机误差成分，所以，它们都可以看做是随机变量。对于随机变量，可以用它们的杨卒密度和概率来描述它们的统计特性和用误差的平均值与标准偏差来描述它们的数值特征。应该指出，在捕获、跟踪和瞄准之间并没有一个严格明确的界限。捕获的任务在于在预计的目标可能存在的区域内从背景中识别出所需要的目标，同时，它还有粗跟踪的任务，即识别出目标以后将目标引入跟踪视场，以便转入跟踪工作方式。在跟踪和由准之间也没有严格明确的界限，有时，把瞄准叫做精跟踪。 2.光电跟踪系统ATP性能要求 2.1捕获性能要求 对于ATP光电系统，捕获的要求是显而易见的，不能成功地、及时地捕获到目标，就使光电系统的所有其他功能不能发挥。对于捕获撮基本的性能要求是捕获横串和捕获时间两项性能指标。由于面阵CCD具有高灵敏度和简空间分辨

光电跟踪系统中位移传感器的作用

光电跟踪系统中位移传感器的作用 调焦单元作为大型光电跟踪系统的重要组成部分，不仅对调焦的精度有着严格要求，工作环境以及调焦机构的体积也是设计时需要考虑的重要因素，因此对小型宽温调焦单元的研究有着重要的工程实用价值。目前望远镜自动调焦技术主要有两种，一种是测距法自动调焦，另一种是基于图像评价函数的自动调焦。不论采取哪种调焦技术，都离不开位置传感器。它的外形体积、检测精度和温度适应性在很大程度上决定着整个调焦单元的性能。 有研究工作者按照目前国内外位移传感器的现状和发展趋势，通过对比各种位移传感器的优缺点，得出电感式位移传感器检测精度高、体积小，且工作温度范围大，同时非接触测量的工作原理使得它物理寿命无限长，可用于环境适应性、可靠性要求苛刻的精密测量中，明确了选用电感式位移传感器作为研究对象。 然后分析Sanseer差动电感式位移传感器的分类和测量原理，并对其输入/输出特性以及噪声来源加以分析。针对该传感器输出信号中随机噪声对测量精度的直接影响，重点开展了信号滤波算法的研究，对比了限幅滑动平均滤波算法和卡尔曼滤波算法，并在此基础上对传感器性能进行了测试和补偿，大大提高了传感器的检测精度。 接着设计了基于LDR型电感式位移传感器的自动调焦机构，针对调焦控制器微型化、可移植、接口灵活的要求搭建了以DSPFPGA为主控制器的硬件实验平台，对硬件平台中各个部件的选型和功能进行了阐述，设计了对光栅尺和电感式位移传感器两路位移数据进行同步采集的软件流程，并从检测精度、工作温度等方面横向对比电感式位移传感器和其他类别位移传感器的性能。 深圳市申思测控技术有限公司，专业致力于传感器技术研发、设计、生产制造和销售为一体的高科技企业。公司主营产品为LVDT位移传感器、电涡流位移传感器、非接触式位移传感器、接触式位移传感器、拉绳式位移传感器、直线位移传感器、高精度位移传感器、差动式位移传感器、电阻式位移传感器、磁致伸缩液位传感器、电容式液位传感器、电感