[go: up one dir, main page]

RU2211462C2 - Follow-up optoelectronic system - Google Patents

Follow-up optoelectronic system Download PDF

Info

Publication number
RU2211462C2
RU2211462C2 RU2001116495A RU2001116495A RU2211462C2 RU 2211462 C2 RU2211462 C2 RU 2211462C2 RU 2001116495 A RU2001116495 A RU 2001116495A RU 2001116495 A RU2001116495 A RU 2001116495A RU 2211462 C2 RU2211462 C2 RU 2211462C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
direction finder
stabilized
coordinate
Prior art date
Application number
RU2001116495A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001116495A (en
Inventor
Н.В. Петров
И.М. Горчаков
В.И. Жемеров
Н.П. Баранов
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2001116495A priority Critical patent/RU2211462C2/en
Publication of RU2001116495A publication Critical patent/RU2001116495A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2211462C2 publication Critical patent/RU2211462C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

FIELD: systems for surveillance and follow up of objects in space, predominantly from mobile base. SUBSTANCE: follow-up optoelectronic system includes guidance and stabilization unit and optoelectronic direction finder connected in series, converter of coordinates from measurement system of direction finder to stabilized coordinate system, circuit of smooth entry of error, correction unit, converter of stabilized coordinates to actuating system of coordinates of guidance and stabilization unit connected in series. Input of converter of coordinates from measurement system of direction finder to stabilized system of coordinates is connected to output of optoelectronic direction finder and output of converter of stabilized coordinates to actuating system of coordinates of guidance and stabilization unit is connected to input of guidance and stabilization unit. EFFECT: increased probability for transfer to automatic tracking, raised maximum range of possible transfer to automatic tracking and enhanced precision of tracking of objects by follow-up optoelectronic system. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области систем наблюдения и сопровождения за объектами в пространстве, преимущественно с подвижного основания. The invention relates to the field of systems for monitoring and tracking objects in space, mainly from a moving base.

Известна телевизионно-оптическая система сопровождения со следящим стробом, содержащая телекамеру, телевизионный автомат, в который входят устройство обработки видеосигнала, решающее устройство, интегратор и задающее устройство, а также исполнительное устройство (привод наведения) ([1] с.232, рис.7.17). Known television-optical tracking system with a tracking strobe containing a television camera, a television machine, which includes a video signal processing device, a solver, an integrator and a driver, as well as an actuator (guidance drive) ([1] p. 232, Fig. 7.17 )

Недостатком данной системы являются достаточно большие рассогласования между положением оптической оси оптико-электронного прибора (телекамеры) и линией визирования при сопровождении динамичных объектов с подвижного основания из-за отсутствия системы стабилизации оптической линии визирования и инерционности исполнительного привода. The disadvantage of this system is the rather large discrepancies between the position of the optical axis of the optoelectronic device (camera) and the line of sight when tracking dynamic objects from a moving base due to the lack of a stabilization system for the optical line of sight and the inertia of the actuator.

Известно также оптико-электронное устройство ([2] с.110-112, рис.3.23), состоящее из связанных между собой оптико-электронного пеленгатора и привода с усилителем мощности. Эта система имеет входы приема оптического сигнала, внешнего целеуказания и коррекции. В процессе сопровождения разворот пеленгатора на объект осуществляется приводом по сигналам от пеленгатора. Недостатком этой системы является отсутствие измерителей качек, что затрудняет использование этой системы на носителях, подверженных воздействию качек. Кроме того, отсутствие функциональных блоков для выдачи точных координат объекта относительно оптической оси оптико-электронного пеленгатора не позволяет осуществлять автозахват объекта на сопровождение. An optoelectronic device is also known ([2] p. 110-112, Fig. 3.23), which consists of interconnected optoelectronic direction finder and a drive with a power amplifier. This system has inputs for receiving an optical signal, external target designation and correction. In the process of tracking, the direction finder to the object is driven by signals from the direction finder. The disadvantage of this system is the lack of quality meters, which makes it difficult to use this system on media exposed to quality. In addition, the lack of functional blocks for issuing the exact coordinates of the object relative to the optical axis of the optoelectronic direction finder does not allow for the automatic capture of the object for tracking.

Известна следящая система ([2] с.228, 229, рис.6.7), состоящая из последовательно соединенных датчика поступательного движения, вычислителя, гиростабилизатора, пеленгатора и усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом гиростабилизатора. Данная система позволяет осуществлять работу с качающегося основания. Однако в связи с тем, что для стабилизации используется гиропривод, отсутствует практическая возможность стабилизации массивных оптических приборов, т.е. приборов с большими фокусными расстояниями и диаметрами входного зрачка. Это не позволяет обеспечить сопровождение объектов, находящихся на большой дальности либо имеющих малый контраст относительно фона. Эта система также неспособна к автоматическому захвату объекта на сопровождение. A known tracking system ([2] p. 228, 229, Fig. 6.7), consisting of series-connected translational motion sensor, calculator, gyrostabilizer, direction finder and power amplifier, the output of which is connected to the second input of the gyrostabilizer. This system allows you to work with a swinging base. However, due to the fact that a gyro drive is used for stabilization, there is no practical possibility of stabilizing massive optical devices, i.e. devices with large focal lengths and diameters of the entrance pupil. This does not allow tracking objects located at long range or having low contrast relative to the background. This system is also incapable of automatically capturing an object for tracking.

В литературе описана также следящая система ([2] с.229, 230, рис.6.8), состоящая из последовательно соединенных датчика угловой скорости, сумматора, усилителя мощности, двигателя и пеленгатора. Выход пеленгатора соединен со вторым входом сумматора. В этой системе датчик угловой скорости, сумматор, усилитель мощности и двигатель выполняют функции устройства наведения и стабилизации. В данной системе захват объекта на автосопровождение возможен лишь путем точного совмещения изображения объекта со стробом (окном анализа), что затруднительно при значительном рассогласовании положений объекта и строба в картинной плоскости пеленгатора. Кроме того, отсутствие устройств для динамической коррекции не позволяет в достаточной мере реализовать возможности исполнительного устройства. The literature also describes a tracking system ([2] p. 229, 230, Fig. 6.8), consisting of series-connected angular velocity sensor, adder, power amplifier, engine and direction finder. The direction finder output is connected to the second adder input. In this system, the angular velocity sensor, adder, power amplifier, and motor act as guidance and stabilization devices. In this system, capturing an object for auto tracking is possible only by accurately combining the image of the object with a strobe (analysis window), which is difficult when the position of the object and strobe in the picture plane of the direction finder is significantly mismatched. In addition, the lack of devices for dynamic correction does not allow to sufficiently realize the capabilities of the actuator.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является телевизионно-оптическая система ([3] с. 8 и 9, рис.4), содержащая последовательно соединенные телевизионный датчик, устройство усиления и обработки сигнала, вычислительное устройство (в совокупности образующие пеленгатор) и исполнительный орган. Исполнительный орган, выполняющий функции блока наведения и стабилизации, кинематически связан с оптико-электронным (телевизионным) прибором пеленгатора. Closest to the proposed invention is a television optical system ([3] p. 8 and 9, Fig. 4), containing a series-connected television sensor, a signal amplification and processing device, a computing device (together forming a direction finder) and an actuator. The executive body, which performs the functions of the guidance and stabilization unit, is kinematically connected with an optical-electronic (television) direction finder device.

В известной системе переход в автоматический режим осуществляется посредством предварительного разворота пеленгатора на предназначенный для сопровождения объект таким образом, чтобы он оказался в пределах окна захвата внутри поля зрения. При этом в известной системе возникают недопустимые переходные процессы при переходе на автосопровождение. Это обусловлено тем, что при увеличении угловых скоростей и ускорений перемещения изображения объекта относительно фотоприемника (оптической оси пеленгатора) вероятность перехода в автоматический режим сопровождения падает. Это объясняется падением контраста изображения объекта, перемещающегося относительно растра (см. [3] с. 209-212). Данное обстоятельство может приводить к срыву автосопровождения и существенно влияет на точность сопровождения из-за искажения образа объекта (появления шлейфа за движущимся относительно растра изображением объекта). Переходные процессы вызываются следующими обстоятельствами. Пусть данные по целеуказанию поступают от одной из систем комплекса, куда входит оптико-электронная система, например локационной станции. При этом на момент автозахвата оптико-электронной системой всегда имеется начальное рассогласование между положением изображения объекта и оптической осью визирования оптико-электронного прибора (3 мрад и более) ввиду неизбежных ошибок как задания целеуказания, так и динамических ошибок блока наведения и стабилизации при парировании качек основания. Телевизионный автомат пеленгатора определяет координаты изображения объекта и выдает сигналы, пропорциональные величине рассогласования относительно центра телевизионного растра. Данные сигналы рассогласования поступают на блок наведения и стабилизации, стремящийся совместить положение изображения объекта (линию визирования) с оптической осью оптико-электронного прибора пеленгатора. Даже при относительно небольшом коэффициенте разомкнутого контура Краз = 25-30 1/с2 начальное рассогласование приводит к недопустимой скорости перемещения изображения объекта относительно фотоприемника. Ввиду смазывания изображения и потери контраста может происходить срыв автосопровождения (см. [1] с.137, 138). Аналогичный эффект может наступить даже при использовании относительно безинерционных приемников, если используется межкадровое накопление сигнала в пеленгаторе. В результате для обеспечения устойчивого перехода на автосопровождение требуется, как минимум, избыточное отношение сигнал/шум от изображения объекта, что, помимо выше указанных недостатков, приводит также и к уменьшению дальности, на которой возможен переход на автосопровождение.In the known system, the transition to automatic mode is carried out by preliminary deploying the direction finder to the object intended for tracking so that it is within the capture window within the field of view. Moreover, in the known system, unacceptable transients occur when switching to auto tracking. This is due to the fact that with increasing angular velocities and accelerations of moving the image of the object relative to the photodetector (optical axis of the direction finder), the probability of transition to the automatic tracking mode decreases. This is explained by a decrease in the contrast of the image of an object moving relative to the raster (see [3], pp. 209-212). This circumstance can lead to a breakdown in auto tracking and significantly affects tracking accuracy due to distortion of the image of the object (the appearance of a loop behind the image of the object moving relative to the raster). Transients are caused by the following circumstances. Let the target designation data come from one of the systems of the complex, which includes the optoelectronic system, for example, a location station. Moreover, at the time of autocapture by the optoelectronic system, there is always an initial mismatch between the position of the image of the object and the optical axis of sight of the optoelectronic device (3 mrad or more) due to unavoidable errors of both target designation and dynamic errors of the guidance and stabilization unit when parrying the quality of the base . The direction finding machine determines the coordinates of the image of the object and gives out signals proportional to the magnitude of the mismatch with respect to the center of the television raster. These mismatch signals are sent to the guidance and stabilization unit, which seeks to combine the position of the image of the object (line of sight) with the optical axis of the optical-electronic direction finder device. Even with a relatively small open loop coefficient K times = 25-30 1 / s 2, the initial mismatch leads to an unacceptable speed of the image of the object relative to the photodetector. Due to image blurring and loss of contrast, auto-tracking may fail (see [1] p.137, 138). A similar effect can occur even when using relatively inertialess receivers, if interframe signal accumulation in the direction finder is used. As a result, to ensure a stable transition to auto tracking, at least an excess signal / noise ratio from the image of the object is required, which, in addition to the above disadvantages, also leads to a decrease in the range at which the transition to auto tracking is possible.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение вероятности перехода на автосопровождение, увеличение максимальной дальности возможного перехода на автосопровождение и повышение точности сопровождения объектов следящей оптико-электронной системой. The objective of the invention is to increase the likelihood of switching to auto tracking, increasing the maximum range of a possible transition to auto tracking and improving the accuracy of tracking objects with a tracking optical-electronic system.

Для достижения указанной задачи в оптико-электронную систему, содержащую последовательно соединенные блок наведения и стабилизации и оптико-электронный пеленгатор, введены последовательно соединенные преобразователь координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат, схема плавного ввода ошибки, корректирующее устройство, преобразователь стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации. При этом вход преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат соединен с выходом оптико-электронного пеленгатора, а выход преобразователя стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации соединен со входом блока наведения и стабилизации. To achieve this task, a servo-connected coordinate converter from a measuring system of a direction finder to a stabilized coordinate system, a smooth error input circuit, a correction device, a stabilized coordinate converter and an actuator are introduced into the optoelectronic system containing the serially connected guidance and stabilization unit and the optoelectronic direction finder. coordinate system of the guidance and stabilization unit. In this case, the input of the coordinate converter from the measuring system of the direction finder to the stabilized coordinate system is connected to the output of the optoelectronic direction finder, and the output of the stabilized coordinate converter to the executive coordinate system of the guidance and stabilization unit is connected to the input of the guidance and stabilization unit.

На фиг. 1 приведена функциональная схема для одного канала предлагаемой следящей оптико-электронной системы. На фиг.2 изображена возможная реализация схемы плавного ввода ошибки (ключи - в положении для автосопровождения). Функциональная схема возможной реализации корректирующего устройства приведена на фиг.3. In FIG. 1 shows a functional diagram for one channel of the proposed tracking optical-electronic system. Figure 2 shows a possible implementation of the smooth error input scheme (keys are in the position for auto tracking). Functional diagram of a possible implementation of the corrective device shown in figure 3.

Следящая оптико-электронная система состоит из последовательно соединенных оптико-электронного пеленгатора 1, преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат (ПК1) 2, схемы плавного ввода ошибки (СПВО) 3, корректирующего устройства (КУ) 4, преобразователя стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации (ПК2) 5, блока наведения и стабилизации (БНС) 6, выход которого кинематически связан с пеленгатором. The tracking optical-electronic system consists of a series-connected optical-electronic direction finder 1, a coordinate transducer from the measuring system of the direction finder to a stabilized coordinate system (PK1) 2, a smooth error input circuit (CVT) 3, a correction device (KU) 4, a stabilized coordinate converter executive coordinate system of the guidance and stabilization unit (PK2) 5, guidance and stabilization unit (BNS) 6, the output of which is kinematically connected to the direction finder.

Все используемые составные части системы сопровождения являются известными либо могут быть получены из известных устройств путем их объединения известными методами. All used components of the tracking system are known or can be obtained from known devices by combining them by known methods.

Оптико-электронный пеленгатор может быть выполнен, как это описано в прототипе или [1] (оптико-электронный прибор, в частности телекамера, и телевизионный автомат в совокупности являются пеленгатором). Блок наведения и стабилизации может быть реализован как в прототипе на базе пневматических, гидравлических, электрических [4], в т.ч. на базе двух- и трехкоординатных моментных двигателей и т.п. сервоприводов. Вопросы применения и построения преобразователей координат подробно описаны в [5]. Корректирующее устройство при известных требованиях к контуру сопровождения может быть сформировано по правилам, изложенным в [6], с реализацией аппаратной части на основе методов, приведенных в [7]. Схема плавного ввода ошибки может быть реализована на базе коммутаторов, запоминающих устройств, суммирующих усилителей, и ниже будет описано, как это можно сделать. The optical-electronic direction finder can be performed as described in the prototype or [1] (an optical-electronic device, in particular a television camera, and a television machine in the aggregate are a direction finder). The guidance and stabilization unit can be implemented as in the prototype based on pneumatic, hydraulic, electrical [4], including based on two- and three-coordinate torque motors, etc. servos. The application and construction of coordinate transformers are described in detail in [5]. A correcting device with known requirements for the tracking circuit can be formed according to the rules set forth in [6], with the implementation of the hardware based on the methods given in [7]. A smooth error input circuit can be implemented on the basis of switches, storage devices, summing amplifiers, and below we will describe how this can be done.

Работа следящей оптико-электронной системы (СОЭС) осуществляется следующим образом. Данные по целеуказанию (предпочтительно на вход КУ 4, т.к. при этом обеспечивается более удобное запоминание начальных условий при переходе на автосопровождение) поступают от комплекса, в который входит СОЭС. Блок наведения и стабилизации 6 отрабатывает сигналы целеуказания в вертикальной и горизонтальной плоскостях, совмещая изображение с оптической осью визирования пеленгатора с некоторым угловым рассогласованием, но таким, что изображение объекта находится в пределах части поля зрения (строба), в которой осуществляется анализ видеосигнала. Пеленгатор 1 определяет сигнал рассогласования положения изображения объекта относительно центра строба δβ, δε, координаты которого формируются в задающем устройстве телевизионного автомата (см. [1] ). При наличии изображения объекта в стробируемом участке поля зрения пеленгатором формируется признак "готовность", после чего контур телевизионного автомата пеленгатора отрабатывает измеренное рассогласование, совмещая центр строба с изображением объекта. При таком центрировании строба относительно изображения на выходе решающего устройства телевизионного автомата сигнал рассогласования обнуляется (после чего запоминается образ эталона), а на выходе телевизионного автомата образуются электрические сигналы β, ε, пропорциональные положению центра строба относительно оптической оси телекамеры, и признак перехода на автосопровождение (АС). Признаки готовности и автосопровождения используются для управления СПВО 3. The work of the tracking optical-electronic system (SOES) is as follows. Data on target designation (preferably at the input of KU 4, since this provides more convenient memorization of the initial conditions when switching to auto tracking) comes from the complex, which includes the SOES. The guidance and stabilization unit 6 processes target designation signals in the vertical and horizontal planes, combining the image with the optical axis of the direction finder sighting with some angular mismatch, but such that the image of the object is within the part of the field of view (strobe) in which the video signal is analyzed. Direction finder 1 determines the signal of the mismatch in the position of the image of the object relative to the center of the strobe δβ, δε, the coordinates of which are formed in the driver of the television automaton (see [1]). If there is an image of the object in the gated portion of the field of view by the direction finder, the sign of “readiness” is formed, after which the contour of the direction finding television machine processes the measured mismatch, combining the center of the strobe with the image of the object. With this centering of the strobe relative to the image at the output of the resolver of the television automaton, the error signal is canceled (after which the image of the reference is stored), and at the output of the television automaton electrical signals β, ε are generated, which are proportional to the position of the center of the strobe relative to the optical axis of the camera, and a sign of transition to auto tracking ( AC). Signs of readiness and auto-tracking are used to control ATMS 3.

В прототипе в автоматическом режиме указанные сигналы поступают непосредственно на вход блока наведения и стабилизации 6, что приводит к недопустимым переходным процессам и весьма вероятному срыву автосопровождения, в том числе и из-за того, что не обеспечивается стабилизация положения линии визирования. Поэтому координаты из пеленгатора 1 первоначально поступают в преобразователь координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат 2. Его работа может быть, в частности, описана системой уравнений

Figure 00000002

где εc, βc - сигналы рассогласования в стабилизированной системе координат;
γ - угол скрутки измерительной системы координат (см. [5] с.138).In the prototype in automatic mode, these signals are sent directly to the input of the guidance and stabilization unit 6, which leads to unacceptable transients and a very likely breakdown of auto tracking, including due to the fact that stabilization of the position of the line of sight is not provided. Therefore, the coordinates from the direction finder 1 initially enter the coordinate converter from the measuring system of the direction finder to the stabilized coordinate system 2. Its operation can be, in particular, described by the system of equations
Figure 00000002

where ε c , β c are the mismatch signals in a stabilized coordinate system;
γ is the twist angle of the measuring coordinate system (see [5] p. 138).

В результате преобразования координат в стабилизированную систему удается учесть качки носителя. Здесь следует отметить, что для работы преобразователей координат необходимо измерение качек носителя, но поскольку это очевидно, соответствующие блоки и их связи с преобразователями специально не рассматриваются. Однако учет качек, хотя и позволяет уменьшить рассогласование между линией визирования и оптической осью, не позволяет исключить все возможные причины их начального рассогласования. А как уже указывалось, такое рассогласование приводит к переходному режиму, в процессе которого возможен срыв автосопровождения. As a result of the transformation of coordinates into a stabilized system, it is possible to take into account the rolling of the carrier. It should be noted that for the operation of coordinate converters, it is necessary to measure the qualities of the medium, but since this is obvious, the corresponding blocks and their relationships with the converters are not specifically considered. However, taking into account the qualities, although it allows to reduce the mismatch between the line of sight and the optical axis, does not eliminate all possible reasons for their initial mismatch. And as already indicated, such a mismatch leads to a transitional mode, during which the breakdown of auto tracking is possible.

Таким образом, чтобы избежать срыва, следует уменьшить скорость перемещения изображения относительно фотоприемника в переходном режиме. Эту задачу выполняет схема плавного ввода ошибки 3. Она выполняет следующие операции. В период центрирования строба (с момента получения признака готовности к АС) входы сглаживающего 10 и запоминающего устройства 7 (см. фиг.2) подключены к выходу ПК1. На выходе запоминающего устройства 7 формируется сигнал, пропорциональный положению центра строба относительно оптической оси пеленгатора 1 в стабилизированной системе координат, поступающий на вход сумматора 9. В связи с тем что запоминающее устройство обладает некоторой инерционностью, на другой вход сумматора 9 через сглаживающее устройство 10 поступает эквивалентный сигнал с выхода ПК1, имеющий противоположный знак по отношению к выходному сигналу запоминающего устройства 7. Следовательно, при центрировании строба выходной сигнал сумматора 9 равен нулю и блок наведения и стабилизации 6 перемещает оптическую ось пеленгатора 1 со скоростью, запомненной в начале автозахвата. После окончания центрирования (получен признак АС либо прошло назначенное для центрирования время) коммутатор 8 отключает вход запоминающего устройства 7 от ПК1 (т.е. коммутатор срабатывает не в момент автозахвата, а лишь после завершения центрирования и запоминания эталона) и переводит запоминающее устройство 7 в режим медленного сброса выходного сигнала до нуля (такая функция возможна при использовании в качестве ЗУ, например, устройства выборки-хранения с соответствующей скоростью разряда в режиме хранения либо реверсивного счетчика). При этом на выходе сумматора 9 соответственно происходит плавное нарастание сигнала до величины, равной выходному сигналу телевизионного автомата. В результате обеспечивается возможность перехода в автоматический режим работы практически при любом начальном рассогласовании изображения цели относительно центра растра (в пределах поля зрения), в том числе при наличии алгоритма центрирования относительно строба. Thus, in order to avoid disruption, it is necessary to reduce the speed of movement of the image relative to the photodetector in transition mode. This task is performed by the smooth input circuit of error 3. It performs the following operations. During the centering period of the strobe (from the moment of receipt of the sign of readiness for AC), the inputs of the smoothing 10 and the storage device 7 (see figure 2) are connected to the output of PC1. At the output of the storage device 7, a signal is generated proportional to the position of the center of the strobe relative to the optical axis of the direction finder 1 in the stabilized coordinate system, which is input to the adder 9. Due to the fact that the storage device has some inertia, the equivalent input to the adder 9 through the smoothing device 10 the signal from the output of PC1, having the opposite sign with respect to the output signal of the storage device 7. Therefore, when centering the strobe, the output signal with the ummator 9 is equal to zero and the guidance and stabilization unit 6 moves the optical axis of the direction finder 1 at a speed remembered at the beginning of auto-capture. After the centering is completed (AC sign is received or the time assigned for centering has passed), the switch 8 disconnects the input of the storage device 7 from PC1 (i.e., the switch does not work at the time of autocapture, but only after the centering and storing of the reference are completed) and transfers the storage device 7 to mode of slow resetting of the output signal to zero (such a function is possible when using, for example, a sampling-storage device with the corresponding discharge rate in the storage mode or a reversible counter). At the same time, at the output of the adder 9, the signal gradually increases to a value equal to the output signal of the television automaton. As a result, it is possible to switch to automatic mode of operation at almost any initial mismatch of the target image relative to the center of the raster (within the field of view), including the presence of a centering algorithm relative to the strobe.

Как правило, высокая точность сопровождения оптико-электронной автоматической системой обеспечивается только в центральной части (10-15%) поля зрения. При большом отклонении изображения цели от центра растра на точность определения координат начинают существенно влиять нелинейные искажения оптической системы, нелинейность характеристик чувствительного элемента телевизионной камеры, нелинейность растра. Следовательно, для уменьшения среднеквадратического отклонения ошибки определения координат объекта целесообразно, чтобы изображение максимально возможное время удерживалось в центральной части растра, т.е. чтобы скорость совмещения изображения объекта с центром растра была максимальной. Но по указанным выше причинам при быстром перемещении изображения объекта относительно фотоприемника возникает смазывание изображения, проявляющееся в потере контраста изображения и его размывании. (Для видикона ЛИ-479, например, максимальная скорость перемещения изображения точечного объекта не должна превышать 2 мм/с). То есть скорость совмещения изображения объекта с центром растра должна выбираться из условия несрыва автосопровождения при наличии эффекта смазывания. С другой стороны, даже если сопровождение происходит без срыва, но вследствие высокой добротности в контуре скорость изменения положения линии визирования относительно центра растра велика, точное определение координат объекта невозможно, т.к. из-за смазывания его образ отличается от эталонного и пеленгатор определяет не координату объекта, а координату изображения, наиболее похожего на первоначально записанное эталонное изображение объекта. Следовательно, при сопровождении изображения объекта в центральной части растра необходимо обеспечить, чтобы перемещения линии визирования относительно центра растра не сопровождались искажениями образа из-за смазывания. Выполнение обоих этих условий обеспечивает корректирующее устройство 4. На его вход с выхода схемы плавного ввода ошибки 3 поступает сигнал и проходит сначала по двум параллельным ветвям. В одной из ветвей установлен дифференцирующий фильтр (ДФ) 13, например, с передаточной функцией

Figure 00000003

причем Т1 > Т2.As a rule, high precision tracking by an optoelectronic automatic system is provided only in the central part (10-15%) of the field of view. With a large deviation of the target image from the center of the raster, the nonlinear distortions of the optical system, the nonlinearity of the characteristics of the sensitive element of the television camera, and the nonlinearity of the raster begin to significantly influence the accuracy of determining the coordinates. Therefore, to reduce the standard deviation of the error in determining the coordinates of the object, it is advisable that the image is kept as long as possible in the central part of the raster, i.e. so that the speed of combining the image of the object with the center of the raster is maximum. But for the above reasons, when the image of the object is relatively moving relative to the photodetector, image blur occurs, which manifests itself in a loss of image contrast and blurring. (For the VIDICON LI-479, for example, the maximum speed of moving the image of a point object should not exceed 2 mm / s). That is, the speed of combining the image of the object with the center of the raster should be selected from the condition of non-disruption of auto tracking in the presence of a blur effect. On the other hand, even if tracking is performed without disruption, but due to the high quality factor in the contour, the rate of change of the position of the line of sight relative to the center of the raster is high, an exact determination of the coordinates of the object is impossible, because due to blurring, its image differs from the reference one and the direction finder does not determine the coordinate of the object, but the coordinate of the image most similar to the originally recorded reference image of the object. Therefore, when accompanying the image of the object in the central part of the raster, it is necessary to ensure that the movement of the line of sight relative to the center of the raster is not accompanied by distortion of the image due to blurring. The fulfillment of both of these conditions is ensured by the corrective device 4. A signal is received at its input from the output of the smooth input circuit of error 3 and passes through two parallel branches first. In one of the branches a differentiating filter (DF) 13 is installed, for example, with a transfer function
Figure 00000003

where T 1 > T 2 .

В другой ветви стоят последовательно установленные блок 11 с зоной нечувствительности (БНч) 11 и интегродифференцирующий фильтр (ИДФ) 12, например, с передаточной функцией

Figure 00000004

причем Т3 < Т1.In another branch there are sequentially mounted unit 11 with a dead band (BNch) 11 and an integro-differentiating filter (IDF) 12, for example, with a transfer function
Figure 00000004

and T 3 <T 1 .

Выходы дифференцирующего 13 и интегро-дифференцирующего фильтров 12 подключены соответственно к первому и второму входу сумматора 14. Таким образом, если сопровождение объекта происходит при рассогласовании от центра растра, превышающем зону нечувствительности, эквивалентная передаточная функция от входа КУ 4 до выхода его сумматора 14 принимает вид

Figure 00000005

в противном случае WНКБ=WДФ, т.е. обеспечивается более высокая добротность при больших рассогласованиях между линией визирования и оптической осью, чем при малых. Благодаря реализации переключения структуры с использованием зоны нечувствительности, обеспечивается изменение сигнала на выходе сумматора 14 без скачка в момент переключения.The outputs of the differentiating 13 and integro-differentiating filters 12 are connected respectively to the first and second input of the adder 14. Thus, if the object is followed by a mismatch from the center of the raster exceeding the dead band, the equivalent transfer function from the input of KU 4 to the output of its adder 14 takes the form
Figure 00000005

otherwise, W NKB = W DF , i.e. higher quality factor is ensured for large discrepancies between the line of sight and the optical axis than for small ones. Due to the implementation of the switching of the structure using the deadband, the signal at the output of the adder 14 is changed without a jump at the time of switching.

Для уменьшения статической и скоростной составляющей ошибки контур следящей системы желательно выполнять с астатизмом. Для этого в корректирующем устройстве используются последовательно соединенные изодромный фильтр (ИзФ) 15, входом соединенный с выходом сумматора 14, и интегратор (Ин) 16, выход которого одновременно является выходом КУ 4. Использование контура с астатизмом второго порядка позволяет также упростить решение задачи движения с постоянной скоростью в течение времени, когда осуществляется автозахват, т. к. при нулевом выходном сигнале из СПВО движение будет осуществляться со скоростью, соответствующей выходному сигналу с изодромного фильтра 15 (КУ) 4, но в установившемся режиме нулевому сигналу на входе изодрома соответствует постоянная величина на выходе. In order to reduce the static and speed component of the error, it is advisable to follow the loop of the tracking system with astatism. For this, a correcting device uses a series-connected isodromic filter (ISF) 15, with an input connected to the output of the adder 14, and an integrator (In) 16, the output of which is also the output of KU 4. Using a second-order astatism circuit also simplifies the solution of the motion problem with at a constant speed during the time when auto-capture is carried out, since at zero output signal from the FSS, movement will be carried out at a speed corresponding to the output signal from the isodromic filter 15 ( Y) 4, but in steady state, zero input signal at a constant value corresponds to the integral action at the outlet.

С выхода корректирующего устройства 4 сигнал поступает на вход преобразователя стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации (ПК2) 5. ПК2 может быть, в частности, описан зависимостями

Figure 00000006

где εн qн - углы наведения БНС в исполнительной системе координат;
εcc, βcc - углы наведения БНС в стабилизированной системе координат;
α, ψ, θ - углы соответственно курса, тангажа и крена носителя.From the output of the correcting device 4, the signal is fed to the input of the stabilized coordinate converter into the executive coordinate system of the guidance and stabilization unit (PC2) 5. PC2 can, in particular, be described by the dependencies
Figure 00000006

where ε n q n are the angles of guidance of the BNS in the executive coordinate system;
ε cc , β cc — BNS pointing angles in a stabilized coordinate system;
α, ψ, θ - angles of the course, pitch and roll of the carrier, respectively.

Под действием сигнала управления с выхода ПК2 блок наведения и стабилизации 6 разворачивает оптическую ось пеленгатора в направлении на объект. Тем самым обеспечивается сопровождение движущихся и неподвижных объектов с качающегося основания. Under the action of the control signal from the output of PC2, the guidance and stabilization unit 6 deploys the optical axis of the direction finder in the direction of the object. This provides support for moving and stationary objects from a swinging base.

Таким образом, повышение вероятности перехода на автосопровождение, увеличение максимальной дальности возможного перехода на автосопровождение и повышение точности сопровождения обеспечивается за счет введения в следящую оптико-электронную систему между пеленгатором и блоком наведения и стабилизации последовательно соединенных первого преобразователя координат, схемы плавного ввода ошибки, корректирующего устройства и второго преобразователя координат. Дополнительное улучшение качества достигается за счет введения задержки при отключении запоминающего устройства от выхода первого преобразователя координат, использования нелинейной коррекции и астатизма второго порядка в замкнутом контуре. Thus, increasing the probability of switching to auto tracking, increasing the maximum range of a possible transition to auto tracking and improving tracking accuracy is ensured by introducing a first coordinate converter, a smooth error input circuit, and a correction device into the servo optical-electronic system between the direction finder and the guidance and stabilization unit and a second coordinate transformer. Additional quality improvement is achieved by introducing a delay when the storage device is disconnected from the output of the first coordinate transformer, using non-linear correction and second-order astatism in a closed loop.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Барсуков Ф.И., Величкин А.И., Сухарев А.Д. Телевизионные системы летательных аппаратов. - М.: Советское радио, 1979, с.232, рис.7.17 - аналог.
SOURCES OF INFORMATION
1. Barsukov F.I., Velichkin A.I., Sukharev A.D. Television systems of aircraft. - M .: Soviet Radio, 1979, p. 232, Fig. 7.17 - analogue.

2. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь, 1982, с.110-112, 228-230 - аналог. 2. Maximov M.V., Gorgonov G.I. Electronic homing systems. - M .: Radio and communication, 1982, p.110-112, 228-230 - analogue.

3. Грязин Г. Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства: Системы телевидения. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-е, 1988, с.8 и 9, рис.4 - прототип. 3. Gryazin G. N. Optoelectronic systems for the review of space: Television systems. - L.: Engineering, Leningrad Department, 1988, p. 8 and 9, Fig. 4 - prototype.

4. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. 4. Chilikin M.G., Sandler A.S. General course of electric drive. - M.: Energoizdat, 1981.

5. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. - М.: Наука, 1978. 5. Rivkin S.S. Stabilization of measuring devices on a swinging base. - M.: Science, 1978.

6. Бесекерский В. А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1973. 6. Besekersky V. A., Popov EP Theory of automatic control systems. - M .: Nauka, 1973.

7. Тетельбаум И.И., Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ. - М.: Энергия, 1978. 7. Tetelbaum II, Schneider Yu.R. 400 schemes for AVM. - M .: Energy, 1978.

Claims (4)

1. Следящая оптико-электронная система, содержащая последовательно соединенные блок наведения и стабилизации и оптико-электронный пеленгатор, отличающаяся тем, что в ее состав введены последовательно соединенные преобразователь координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат, схема плавного ввода ошибки, корректирующее устройство, преобразователь стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации, причем вход преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат соединен с выходом оптико-электронного пеленгатора, а выход преобразователя стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации соединен со входом блока наведения и стабилизации. 1. Tracking optoelectronic system containing a serially connected guidance and stabilization unit and an optoelectronic direction finder, characterized in that it includes a serially connected coordinate converter from the measuring system of the direction finder to a stabilized coordinate system, a smooth error input circuit, a corrective device, converter of stabilized coordinates to the executive coordinate system of the guidance and stabilization unit, and the input of the coordinate converter from the measuring of the direction finder system to the stabilized coordinate system is connected to the output of the optoelectronic direction finder, and the output of the stabilized coordinate converter to the executive coordinate system of the guidance and stabilization unit is connected to the input of the guidance and stabilization unit. 2. Следящая оптико-электронная система по п. 1, отличающаяся тем, что схема плавного ввода ошибки состоит из коммутатора, запоминающего устройства и последовательно соединенных сглаживающего устройства и сумматора, причем вход сглаживающего устройства соединен с выходом преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат, вход запоминающего устройства соединен через коммутатор с выходом преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат, выход запоминающего устройства соединен через коммутатор со вторым входом сумматора, а выход сумматора соединен со входом корректирующего устройства. 2. The optical-electronic tracking system according to claim 1, characterized in that the smooth error input circuit consists of a switch, a storage device, and a smoothing device and an adder connected in series, the input of the smoothing device being connected to the output of the coordinate transformer from the measuring system of the direction finder to the stabilized system coordinates, the input of the storage device is connected via a switch to the output of the coordinate converter from the measuring system of the direction finder to a stabilized coordinate system inat, the output of the storage device is connected via a switch to the second input of the adder, and the output of the adder is connected to the input of the correction device. 3. Следящая оптико-электронная система по п. 1, отличающаяся тем, что корректирующее устройство состоит из дифференцирующего фильтра, последовательно соединенных блока с зоной нечувствительности, интегродифференцирующего фильтра и сумматора, последовательно соединенных изодромного фильтра и интегратора, причем выход схемы плавного ввода ошибки соединен со входами блока с зоной нечувствительности и дифференцирующего фильтра, выход дифференцирующего фильтра соединен со вторым входом сумматора, выходом соединенного со входом изодромного фильтра, а выход интегратора соединен со входом преобразователя стабилизированных координат в исполнительную систему координат блока наведения и стабилизации. 3. The optical-electronic tracking system according to claim 1, characterized in that the corrective device consists of a differentiating filter, a series-connected unit with a dead zone, an integro-differentiating filter and an adder, a series-connected isodromic filter and an integrator, and the output of the smooth error input circuit is connected to unit inputs with a dead zone and a differentiating filter, the output of the differentiating filter is connected to the second input of the adder, the output connected to the input of the isodrom th filter, and the output of the integrator is connected to the input of inverter stabilized coordinates to coordinate actuation system aiming and stabilization unit. 4. Следящая оптико-электронная система по п. 2, отличающаяся тем, что коммутатор выполнен с возможностью отключения запоминающего устройства от выхода преобразователя координат из измерительной системы пеленгатора в стабилизированную систему координат с задержкой, равной времени центрирования и запоминания эталонного изображения. 4. The tracking optoelectronic system according to claim 2, characterized in that the switch is configured to disconnect the storage device from the output of the coordinate transformer from the measuring system of the direction finder to a stabilized coordinate system with a delay equal to the centering and storing time of the reference image.
RU2001116495A 2001-06-13 2001-06-13 Follow-up optoelectronic system RU2211462C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001116495A RU2211462C2 (en) 2001-06-13 2001-06-13 Follow-up optoelectronic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001116495A RU2211462C2 (en) 2001-06-13 2001-06-13 Follow-up optoelectronic system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001116495A RU2001116495A (en) 2003-05-27
RU2211462C2 true RU2211462C2 (en) 2003-08-27

Family

ID=29245559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001116495A RU2211462C2 (en) 2001-06-13 2001-06-13 Follow-up optoelectronic system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2211462C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2364886C1 (en) * 2007-11-26 2009-08-20 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system
RU2381524C1 (en) * 2008-05-28 2010-02-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system for mobile objects
RU2396573C2 (en) * 2008-09-04 2010-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" Electro-optical sighting system
RU2468382C1 (en) * 2011-05-24 2012-11-27 Открытое Акционерное Общество "Производственное Объединение "Уральский Оптико-Механический Завод" Имени Э.С. Яламова" (Оао "По "Уомз") Method to generate control signal in tracking system
RU2471202C2 (en) * 2010-07-29 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "СВК" Method of determining value and direction of displacement of monitored object

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1001251A1 (en) * 1998-11-10 2000-05-17 Leica Geosystems AG Laser positioning system
US6147748A (en) * 1997-10-17 2000-11-14 The Secretary Of State For Trade And Industry In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Tracking system
RU2168753C1 (en) * 2000-02-14 2001-06-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Optoelectronic servo system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6147748A (en) * 1997-10-17 2000-11-14 The Secretary Of State For Trade And Industry In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Tracking system
EP1001251A1 (en) * 1998-11-10 2000-05-17 Leica Geosystems AG Laser positioning system
RU2168753C1 (en) * 2000-02-14 2001-06-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Optoelectronic servo system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГРЯЗИН Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства: Системы телевидения. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988, с.8, 9, рис.4. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2364886C1 (en) * 2007-11-26 2009-08-20 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system
RU2381524C1 (en) * 2008-05-28 2010-02-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system for mobile objects
RU2396573C2 (en) * 2008-09-04 2010-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" Electro-optical sighting system
RU2471202C2 (en) * 2010-07-29 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "СВК" Method of determining value and direction of displacement of monitored object
RU2468382C1 (en) * 2011-05-24 2012-11-27 Открытое Акционерное Общество "Производственное Объединение "Уральский Оптико-Механический Завод" Имени Э.С. Яламова" (Оао "По "Уомз") Method to generate control signal in tracking system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10928838B2 (en) Method and device of determining position of target, tracking device and tracking system
US10630971B2 (en) Automatic calibration of PTZ camera system
US5576975A (en) Distance measuring method and a distance measuring apparatus
JP5955449B2 (en) An architecture that assists the feedforward command of the beam steering element
US4799267A (en) Image processing apparatus and processing method
RU2388010C1 (en) System for tracking mobile objects
IL93701A (en) Method and apparatus for search and tracking
RU2191407C2 (en) Optic-electron tracking system
CN108919841A (en) A kind of compound heavy metal method and system of photoelectric follow-up
AU5407394A (en) Track filter bias estimation
CN111487998B (en) Automatic target capturing method and device for two-axis four-frame photoelectric tracking equipment
CN102735431A (en) Method for measuring sight line stabilizing accuracy of photoelectric sight-stabilizing system
RU2211462C2 (en) Follow-up optoelectronic system
CN118311541A (en) Method and device for filtering and predicting observation target track of telescope
RU2197002C2 (en) Tracking system
US10244154B2 (en) Imaging collecting system, image collecting processing system and image collecting processing method
CA2106969A1 (en) A synthetic aperture radar
Yang et al. Kalman filter spot centroid detection algorithm in optical wireless communication
CN103033923A (en) Tilt correction system based on beacon light detection
JPS5875698A (en) Missile guide apparatus
JPH0328690B2 (en)
CN119995711A (en) A servo control method for space optical communication tracking system based on anti-disturbance
RU2168753C1 (en) Optoelectronic servo system
RU2321020C1 (en) Automatic integrated optical location system for tracking movable objects
RU2211473C2 (en) Follow-up surveillance system

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20161130