本技術(shù)屬于光電設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制，特別涉及一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法及系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、光電設(shè)備對(duì)目標(biāo)的跟蹤多采用目標(biāo)與視軸之間的偏差量作為伺服控制的方位、俯仰角度的輸入進(jìn)行目標(biāo)追蹤。但由于兩軸兩框設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，視軸的方位角速度與方位軸的角速度存在正割投影的關(guān)系，導(dǎo)致目標(biāo)經(jīng)過(guò)或接近飛機(jī)正下方時(shí)，對(duì)設(shè)備方位轉(zhuǎn)速的要求極高。當(dāng)方位轉(zhuǎn)速要求大于設(shè)備能夠達(dá)到的最高方位轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)脫離視軸甚至目標(biāo)出視場(chǎng)范圍的情況，造成對(duì)目標(biāo)跟蹤丟失。現(xiàn)有技術(shù)中，采用離軸跟蹤技術(shù)手段能夠降低在過(guò)頂跟蹤時(shí)對(duì)方位轉(zhuǎn)速的要求，但光電設(shè)備在小視場(chǎng)角對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤的情況下這種過(guò)頂跟蹤的策略帶來(lái)的收益微乎其微。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在解決或改善上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為此，本技術(shù)實(shí)施例提供一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法。

3、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制系統(tǒng)。

4、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制系統(tǒng)。

5、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

6、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法，包括：通過(guò)三軸陀螺獲取跟蹤狀態(tài)下兩軸兩框光電設(shè)備的方位角度、俯仰角度、飛機(jī)的飛高和目標(biāo)初始位置；根據(jù)方位角度、俯仰角度和飛高確定目標(biāo)位置和目標(biāo)速度信息；通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度；判斷俯仰角度的絕對(duì)值是否大于等于過(guò)頂俯仰角度；若是，則計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，并根據(jù)過(guò)頂方位角度和最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行軸系位置控制；若否，則進(jìn)行陀螺跟蹤環(huán)控制。

7、根據(jù)本技術(shù)提供的兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法，首先通過(guò)三軸陀螺獲取跟蹤狀態(tài)下兩軸兩框光電設(shè)備的方位角度、俯仰角度、飛機(jī)的飛高和目標(biāo)初始位置。采用三軸陀螺，依靠陀螺方位軸和滾轉(zhuǎn)軸敏感的角速度解算方位方向上的角速度，設(shè)備具有過(guò)頂穩(wěn)定的功能。然后根據(jù)方位角度、俯仰角度和飛高確定目標(biāo)位置和目標(biāo)速度信息。通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度。二分法數(shù)值求解的特點(diǎn)是收斂速度快、迭代次數(shù)少、運(yùn)算精度高。目前嵌入式設(shè)備芯片的算力水平完全能夠滿足二分法的運(yùn)算需求。然后判斷俯仰角度的絕對(duì)值是否大于等于過(guò)頂俯仰角度。若是，則計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，并根據(jù)過(guò)頂方位角度和最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行軸系位置控制。若否，則進(jìn)行陀螺跟蹤環(huán)控制。通過(guò)二分法求解因過(guò)頂跟蹤中的幾何關(guān)系產(chǎn)生出的超越方程尋找最優(yōu)的過(guò)頂俯仰角度，充分利用設(shè)備的方位轉(zhuǎn)速能夠使目標(biāo)在圖像中與視軸的偏差量的最大值最小，從而最大限度的確保在過(guò)頂跟蹤的過(guò)程中目標(biāo)能夠在視場(chǎng)范圍內(nèi)。

8、另外，本技術(shù)提供的技術(shù)方案還可以具有如下附加技術(shù)特征：

9、在一些技術(shù)方案中，可選地，通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度，包括：在目標(biāo)進(jìn)入以載機(jī)正下方為圓心的過(guò)頂圓的區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)二分法計(jì)算過(guò)頂圓的半徑；根據(jù)過(guò)頂圓的半徑和飛機(jī)的飛高計(jì)算出過(guò)頂俯仰角度。

10、在該技術(shù)方案中，通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度，具體為首先在目標(biāo)進(jìn)入以載機(jī)正下方為圓心的過(guò)頂圓的區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)二分法計(jì)算過(guò)頂圓的半徑。然后根據(jù)過(guò)頂圓的半徑和飛機(jī)的飛高計(jì)算出過(guò)頂俯仰角度?？梢岳斫?，為了充分利用方位的轉(zhuǎn)速，以最大的方位速度進(jìn)行過(guò)頂是程序引導(dǎo)法跟蹤精度最優(yōu)的選擇，即當(dāng)過(guò)頂方位速度等于軸系速度的最大轉(zhuǎn)速時(shí)解算出的過(guò)頂俯仰角度和過(guò)頂圓的半徑是最優(yōu)過(guò)頂俯仰角度和過(guò)頂圓的半徑。二分法數(shù)值求解的特點(diǎn)是收斂速度快、迭代次數(shù)少、運(yùn)算精度高。目前嵌入式設(shè)備芯片的算力水平完全能夠滿足二分法的運(yùn)算需求。

11、在一些技術(shù)方案中，可選地，計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，包括：根據(jù)過(guò)頂俯仰角度得到過(guò)頂方位角度和過(guò)頂跟蹤時(shí)間；根據(jù)過(guò)頂方位角度和過(guò)頂跟蹤時(shí)間得到過(guò)頂方位速度，并根據(jù)過(guò)頂方位速度得到軸系速度的最大轉(zhuǎn)速。

12、在該技術(shù)方案中，計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，具體為首先根據(jù)過(guò)頂俯仰角度得到過(guò)頂方位角度和過(guò)頂跟蹤時(shí)間。然后根據(jù)過(guò)頂方位角度和過(guò)頂跟蹤時(shí)間得到過(guò)頂方位速度，而計(jì)算出來(lái)的過(guò)頂方位速度恰好就會(huì)等于設(shè)備方位能夠旋轉(zhuǎn)的最大速度。

13、在一些技術(shù)方案中，可選地，過(guò)頂俯仰角度的計(jì)算公式為：

14、

15、其中，θeover為過(guò)頂俯仰角度，r為過(guò)頂圓的半徑，h為飛機(jī)的飛高。

16、在該技術(shù)方案中，根據(jù)過(guò)頂圓的半徑和飛機(jī)的飛高能夠計(jì)算出過(guò)頂俯仰角度。

17、在一些技術(shù)方案中，可選地，過(guò)頂跟蹤時(shí)間的計(jì)算公式為：

18、

19、其中，tover為過(guò)頂跟蹤時(shí)間，(x0，y0)為目標(biāo)初始位置，vx為目標(biāo)沿坐標(biāo)系ox方向的速度，vy為目標(biāo)沿坐標(biāo)系oy方向的速度，r為過(guò)頂圓的半徑。

20、在該技術(shù)方案中，通過(guò)目標(biāo)初始位置、目標(biāo)沿坐標(biāo)系ox方向的速度、目標(biāo)沿坐標(biāo)系oy方向的速度和過(guò)頂圓的半徑能夠得到過(guò)頂跟蹤時(shí)間。

21、在一些技術(shù)方案中，可選地，過(guò)頂方位角度的計(jì)算公式為：

22、

23、其中，tover為過(guò)頂跟蹤時(shí)間，θaover為過(guò)頂方位角度，vx為目標(biāo)沿坐標(biāo)系ox方向的速度，vy為目標(biāo)沿坐標(biāo)系oy方向的速度，|ab|為點(diǎn)ab之間的距離。

24、在該技術(shù)方案中，通過(guò)過(guò)頂跟蹤時(shí)間、目標(biāo)沿坐標(biāo)系ox方向的速度、目標(biāo)沿坐標(biāo)系oy方向的速度和過(guò)頂圓的半徑能夠得到過(guò)頂方位角度。

25、在一些技術(shù)方案中，可選地，過(guò)頂方位速度的計(jì)算公式為：

26、vaover＝θaover/tover；

27、其中，tover為過(guò)頂跟蹤時(shí)間，θaover為過(guò)頂方位角度，vaover為過(guò)頂方位速度。

28、在該技術(shù)方案中，根據(jù)過(guò)頂方位角度和過(guò)頂跟蹤時(shí)間能夠得到過(guò)頂方位速度。

29、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制系統(tǒng)，包括：獲取模塊，用于通過(guò)三軸陀螺獲取跟蹤狀態(tài)下兩軸兩框光電設(shè)備的方位角度、俯仰角度、飛機(jī)的飛高和目標(biāo)初始位置；確定模塊，用于根據(jù)方位角度、俯仰角度和飛高確定目標(biāo)位置和目標(biāo)速度信息；實(shí)時(shí)計(jì)算模塊，用于通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度；控制模塊，用于判斷俯仰角度的絕對(duì)值是否大于等于過(guò)頂俯仰角度；若是，則計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，并根據(jù)過(guò)頂方位角度和最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行軸系位置控制；若否，則進(jìn)行陀螺跟蹤環(huán)控制。

30、根據(jù)本技術(shù)提供的兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制系統(tǒng)，包括獲取模塊、確定模塊、實(shí)時(shí)計(jì)算模塊和控制模塊。其中，獲取模塊用于通過(guò)三軸陀螺獲取跟蹤狀態(tài)下兩軸兩框光電設(shè)備的方位角度、俯仰角度、飛機(jī)的飛高和目標(biāo)初始位置。確定模塊用于根據(jù)方位角度、俯仰角度和飛高確定目標(biāo)位置和目標(biāo)速度信息。實(shí)時(shí)計(jì)算模塊用于通過(guò)二分法實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)進(jìn)入過(guò)頂跟蹤狀態(tài)時(shí)的過(guò)頂俯仰角度。控制模塊用于判斷俯仰角度的絕對(duì)值是否大于等于過(guò)頂俯仰角度；若是，則計(jì)算軸系位置環(huán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)頂方位角度和軸系速度的最大轉(zhuǎn)速，并根據(jù)過(guò)頂方位角度和最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行軸系位置控制；若否，則進(jìn)行陀螺跟蹤環(huán)控制。通過(guò)二分法求解因過(guò)頂跟蹤中的幾何關(guān)系產(chǎn)生出的超越方程尋找最優(yōu)的過(guò)頂俯仰角度，充分利用設(shè)備的方位轉(zhuǎn)速能夠使目標(biāo)在圖像中與視軸的偏差量的最大值最小，從而最大限度的確保在過(guò)頂跟蹤的過(guò)程中目標(biāo)能夠在視場(chǎng)范圍內(nèi)。

31、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制系統(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器和處理器，其中，存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有可在處理器上運(yùn)行的程序或指令，處理器執(zhí)行程序或指令時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面技術(shù)方案中任一項(xiàng)的兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法，故而具有上述第一方面任一技術(shù)方案的技術(shù)效果，在此不再贅述。

32、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序或指令，程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面技術(shù)方案中任一項(xiàng)的兩軸兩框光電設(shè)備過(guò)頂跟蹤控制方法的步驟，故而具有上述第一方面任一技術(shù)方案的技術(shù)效果，在此不再贅述。

33、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述部分中變得明顯，或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。