关于光电跟踪系统信息处理技术的几点思考

摘 要

本文主要分析光电跟踪系统信息处理技术，便于对该技术增强了解。

【关键词】光电跟踪系统 信息处理 思考

光电跟踪系统是一种军事装备，具有特定战术功能，该系统有着非常高的分辨率，除此之外，还具备抗反辐射导弹、抗电子干扰、高精度跟踪、反隐身、抗低空突防等功能，在防区外精确打击、警戒、全球作战、跟踪、搜索等方面的应用价值较高。信息处理技术能够促使制导武器系统、火控系统的反应时间、抗干扰能力、探测精度、跟踪精度提升，还可以使抗敌方能力、己方防御能力增强。目前，国外对光电跟踪系统信息处理技术的研究已经有了一定进展，系统的可靠性、准确性、处理速度均比较理想，具有较高的跟踪精度。伴随该技术的进一步发展，人们对光电跟踪系统提出了更高的要求，尤其在数据采集、跟踪精度、测量精度、目标识别方面要求比较严格。

1 光电跟踪系统的具体组成与工作原理

1.1 光电跟踪系统的具体组成

光电跟踪系统的组成包含多个部门，就独立功能上看，可分为电视跟踪仪、红外跟踪仪、激光距测仪三个部分。从功能模块方面而言，可分为信息处理单元、转台与测角单元、传感器模块等几个部分。激光测距主机、红外热像仪属于传感器模块，信息处理单元包括信息管理机、伺服控制、图像跟踪处理器、激光信息处理机、传感器模块等单元。

1.2 工作原理

光电跟踪系统属于火控系统中的一部分，该系统能够将打击目标信息提供给火系统，且信息提供的可靠性、精准度较高，一旦处于正常工作流程中，就能够单独工作，也能够接收到火控台指令。火控台发出指令，且被光电跟踪系统接收后，信息管理机会解释指令，通过处理信息后，将信息送至伺服控制。在信息处理期间，红外热像仪、电视摄像仪会通过双通道来探测目标，此时会有双路图像视频信号产生，并将该信号发送至跟踪处理器。操作人员要对比分析传感器工作状态，并根据其工作状态，选择其中置信度较高的一个作为主传感器。

红外图像、电视跟踪处理器能够实时处理视频图像信号，捕获目标后，需明确光电跟踪系统瞄准线方向，同时确定俯仰角坐标偏差，将上述信息提供给信息管理机，信息经处理之后，由驱动伺服对其进行控制。伺服控制还需对控转台进行控制，使瞄准线与目标间的误差减少，达到闭环跟踪的目的。光电跟踪系统确定跟踪目标后，要利用激光测距仪对目标距离进行测量，将目标距离信息发送至信息管理机。信息管理机获取信息后，要融合处理伺服信息、距离数据、目标方位角度等信息。

2 光电跟踪系统信息处理技术工作原理

光电跟踪系统信息处理技术包含多个组成部分，其中包括红外图像跟踪处理器、电视、信息管理机、伺服控制等信息处理单元。信息管理机要确保火控台、光电跟踪系统的信息交换，同时还要处理光电跟踪系统中包含的信息，保证单元间的信息相互融合。图像跟踪处理器需要处理红外线跟踪仪图像、电视跟踪仪图像。激光信息处理机负责处理激光测距仪所测量的数据，伺服控制系统要对伺服机动系统进行调度。

2.1 激光信息处理机

对于激光测距仪而言，激光信息处理机具有非常重要的作用，该仪器要为红外跟踪仪、电视跟踪仪稳定跟踪目标，其目标监测背景非常复杂，需要在复杂环境下完成测距工作。通过跟踪、搜索主回波脉冲信号，对其给予分离、引导、滤波。时延测量电路需精密测量主回波时延，当时延数据被获取后，需将其提供给单片机，单片机要转换时间距离，修正其中的误差。完成数据修正工作后，需将数据信息提供给信息管理机。

2.2 红外图像跟踪处理、电视跟踪处理技术

红外图像跟踪处理、电视跟踪处理器属于红外跟踪仪、电视跟踪仪的核心部分，可结合自动控制、人工智能、信息处理、模式识别等多个部分，促使图像自动识别目标系统的形成，将目标位置信息提取出来，对运动目标自动跟踪。图像跟踪处理器具备数据综合、目标识别、目标检测等多个功能，可对目标偏离光轴方位角进行测量，并计算高低角的具体值。

就红外图像、电视跟踪处理器的功能而言，包含匹配相关、跟踪控制、智能决策、特征抽取、目标分割五个功能。所谓特征抽取，就是指将被识别对象特征提取出来，便于输入计算机内进行处理，描述被识别对象。在跟踪期间，伴随跟踪环境的不断变化，可将目标特征相关性计算出来，对跟踪状态、跟踪模式自动选择，确保系统跟踪的稳定性。跟踪控制可将跟踪目标的滤波、角误差信息计算出来，使跟踪的稳定性、精准度提升，除此之外，还需给予记忆跟踪。匹配相关要充分发挥图像相关技术的作用，将图像目标配准点计算出来，在近距离目标跟踪、复杂目标跟踪环境下能够被应用。

2.3 激光信息处理中的核心技术

在跟踪系统设计中，抑制干扰的最基本方法就是距离跟踪回路，就火控系统而言，其所应用激光测距仪大多都为低空目标、近程测距，在该区域中，近地面反射杂波、大气气溶胶散射、大气散射等，可经光电探测器，进至接收通道中，接收器噪声控制电路无法彻底抑制噪声，有部分噪声进至主回波通道内，对真实目标测距产生了较大影响。为此，必须于噪音中，将真实目标信息提取出来，尽量提高目标距离测量的准确性，通过对距离跟踪回路进行有效设计，可将这一问题解决。

2.4 伺服控制

伺服控制可引导红外图像、电视跟踪处理器的运行，一旦对目标搜索成功后，可给予智能化图像处理，在满足图像跟踪的条件下，利用图像跟踪处理器，可获得光轴角误差，当系统跟踪误差低于一定值，且符合激光测距条件时，便能够对激光测距进行发射。伺服控制获取瞄准线偏差量值后，需对其进行处理、解释，然后将其转变为模拟信号，提供至伺服转台电路，驱动伺服执行机构需实施搜索、归零、跟踪等功能。伺服控制具备多种功能，例如要对火控台指令信息进行接收，并且结算信息处理机所提供的数据，还需将目标角位置误差输出，提供至伺服控制电路等。

3 结束语

目前，我国对光电跟踪系统信息处理技术的研究不断深入，人们已经意识到了该技术的应用价值。本文首先分析了光电跟踪系统的具体组成与工作原理，然后对光电跟踪系统信息处理技术工作原理进行了详细探讨，便于人们对光电跟踪系统信息处理技术的了解程度增强，有利于为日后该技术的应用提供依据。

参考文献

[1]严洁.光电跟踪系统信息处理技术研究[D].西安电子科技大学，2006.

[2]官伯林.三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D].西安电子科技大学，2012.

[3]刘国华.光电跟踪系统信息处理技术研究[J].科技创新导报，2010，08：2-3.

[4]包启亮.光电跟踪系统高精度控制技术[D].电子科技大学，2004.

[5]翟园林.轻型通用光电跟踪平台跟踪控制系统设计[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2012.

[6]廉学正.光电跟踪全数字伺服随动控制器设计[D].中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所），2011.

作者简介

赵宇庭（1995-），男，现在武汉纺织大学大学本科在读，主要研究方向为光电信息与工程。

作者单位

武汉纺织大学 湖北省武汉市 430200