CN105116916A - 一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法，其具体步骤为：搭建分布式光电跟踪系统，包括：第一光电跟踪设备（2）、第二光电跟踪设备（3）、第三光电跟踪设备（4）、第n光电跟踪设备（5）、指控设备（1）和通讯电缆（6）；指控设备（1）确定光电跟踪设备的空间坐标；分布式光电跟踪系统进行目标锁定；光电跟踪设备随动跟踪；指控设备（1）进行跟踪空域判断；分布式光电跟踪系统结束跟踪。本方法构建了网络化分布式跟踪体系，分布式光电跟踪系统间协同工作，共享目标数据信息，可有效防止跟踪目标易丢失、跟踪区域有限、决策时间较短、失误后无法继续跟踪等问题的发生，可大大提高精确打击低慢小目标的几率。
Description
技术领域
本发明涉及一种跟踪方法，特别是一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法。
背景技术
近年来，低空慢速小目标由于体积小、隐蔽性强、机动灵活、易操控、反射截面小等特点可用于恐怖袭击、低空侦查、为突击火力进行目标指引或引诱防空火力，给地面防空系统造成严重的负面干扰。目前，用于对抗低慢小目标的武器系统一般采用单一探测、定点跟踪和发射的作战方式，工作时由一台跟踪设备跟踪飞行目标。这种单一的作战系统能在一定区域范围内探测、捕获目标，建立地面防空系统，在一定程度上遏制低慢小目标对低空防控的负面干扰。但这种作战系统火力有限、覆盖面较小，单一的跟踪方式也无法高效持续的跟踪目标，不足以应对低慢小目标饱和攻击和一体化空中威胁的需要，尤其在地面遮覆物较多、背景复杂、要求多方位布防的应用场合，这种缺点尤为明显。
发明内容
本发明目的在于提供一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法，解决在地面遮覆物较多、背景复杂、要求多方位布防的场合下单一跟踪系统覆盖面积小和无法高效持续跟踪的问题。
一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法，其具体步骤为：
第一步搭建分布式光电跟踪系统
分布式光电跟踪系统包括：第一光电跟踪设备、第二光电跟踪设备、第三光电跟踪设备c、第n光电跟踪设备、指控设备和通讯电缆。根据建筑地形在被防护建筑周边选取n个光电跟踪设备的布置点，对于方位运动角范围为0~360°，俯仰运动角范围为0~90°的光电跟踪设备，2500m2的防护区域中n选取3~6。n台光电跟踪设备分别置于n个布置点处，指控设备置于n个光电跟踪设备的中心处，指控设备与n台光电跟踪设备通过通讯电缆双向连接。
第二步指控设备确定光电跟踪设备的空间坐标
指控设备根据n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备布置点的空间坐标位置：将第一光电跟踪设备作为空间坐标系原点，将第一光电跟踪设备与第二光电跟踪设备的连线作为空间坐标系的x轴，将经过第一光电跟踪设备且平行于水平面且正交于x轴的直线作为空间坐标系的y轴，将经过第一光电跟踪设备且正交于x-y平面的直线作为空间坐标系的z轴，通过n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备的空间坐标位置。n台光电跟踪设备在运动角度范围内进行视场目标扫描，确定光电跟踪设备跟踪空域角范围，第一光电跟踪设备、第二光电跟踪设备、第n光电跟踪设备分别对应第一跟踪空域、第二跟踪空域、第n跟踪空域。光电跟踪设备将测量的空域角传输至指控设备，用于确定n台光电跟踪设备在空间坐标系中的跟踪空域角范围。
第三步分布式光电跟踪系统进行目标锁定
n台光电跟踪设备进行自检，自检正常后等待接收跟踪指令；指控设备接收到目标角度引导信息，判断目标处于第一跟踪空域，指控设备发送目标位置和跟踪指令给第一光电跟踪设备，第一光电跟踪设备接收到跟踪指令后调转至目标位置并捕获目标，进入稳定跟踪阶段；第一光电跟踪设备稳定跟踪目标后，将目标准确位置和斜距反馈给指控设备。
第四步光电跟踪设备随动跟踪
指控设备接收到第一光电跟踪设备的反馈信息后，通过齐次坐标变换公式确定第二光电跟踪设备指向目标的姿态角，其中A P表示P在坐标系A中的位置，B P表示P在坐标系B中的位置，A P B表示B相对于A的平移矢量，为B相对于A的方位旋转矩阵。指控设备将姿态角和随动跟踪指令发送至第二光电跟踪设备，第二光电跟踪设备接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪。依次类推，指控设备确定其余n-1台光电跟踪设备指向目标的姿态角，并将姿态角和随动跟踪指令发送至其余n-1台光电跟踪设备，n-1台光电跟踪设备接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪。
第五步指控设备进行跟踪空域判断
在跟踪过程中，指控设备根据目标位置实时判断目标是否进入第二跟踪空域、第三跟踪空域、第n跟踪空域。目标进入第二跟踪空域，指控设备发送目标位置和跟踪指令给第二光电跟踪设备，第二光电跟踪设备接收到跟踪指令后由随动跟踪转为捕获目标并自动跟踪，第二光电跟踪设备稳定跟踪目标后，将目标的准确位置和斜距反馈给指控设备。当目标同时进入第二跟踪空域和第三跟踪空域，第二光电跟踪设备和第三光电跟踪设备同时跟踪目标。
第六步分布式光电跟踪系统结束跟踪
目标离开所有跟踪空域或作战结束后，指控设备向n台光电跟踪设备发送停止跟踪指令，光电跟踪设备接收到指令后停止跟踪并将姿态角调整到初始姿态。
本方法构建了网络化分布式跟踪体系，分布式光电跟踪系统间协同工作，共享目标数据信息，可有效防止跟踪目标易丢失、跟踪区域有限、决策时间较短、失误后无法继续跟踪等问题的发生，可大大提高精确打击低慢小目标的几率。
附图说明
图1一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法的分布式光电跟踪系统组成图。
图2一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法的协同跟踪布防图。
1.指控设备2.第一光电跟踪设备3.第二光电跟踪设备4.第三光电跟踪设备5.第n光电跟踪设备6.通讯电缆。
具体实施方式
一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法，其具体步骤为：
第一步搭建分布式光电跟踪系统
分布式光电跟踪系统包括：第一光电跟踪设备2、第二光电跟踪设备3、第三光电跟踪设备4、第n光电跟踪设备5、指控设备1和通讯电缆6。根据建筑地形在被防护建筑周边选取n个光电跟踪设备的布置点，对于方位运动角范围为0~360°，俯仰运动角范围为0~90°的光电跟踪设备，2500m2的防护区域中n选取3~6。n台光电跟踪设备分别置于n个布置点处，指控设备1置于n个光电跟踪设备的中心处，指控设备1与n台光电跟踪设备通过通讯电缆6双向连接。
第二步指控设备1确定光电跟踪设备的空间坐标
指控设备1根据n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备布置点的空间坐标位置：将第一光电跟踪设备2作为空间坐标系原点，将第一光电跟踪设备2与第二光电跟踪设备3的连线作为空间坐标系的x轴，将经过第一光电跟踪设备2且平行于水平面且正交于x轴的直线作为空间坐标系的y轴，将经过第一光电跟踪设备2且正交于x-y平面的直线作为空间坐标系的z轴，通过n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备的空间坐标位置。n台光电跟踪设备在运动角度范围内进行视场目标扫描，确定光电跟踪设备跟踪空域角范围，第一光电跟踪设备2、第二光电跟踪设备3、第n光电跟踪设备5分别对应第一跟踪空域、第二跟踪空域、第n跟踪空域。光电跟踪设备将测量的空域角传输至指控设备1，用于确定n台光电跟踪设备在空间坐标系中的跟踪空域角范围。
第三步分布式光电跟踪系统进行目标锁定
n台光电跟踪设备进行自检，自检正常后等待接收跟踪指令；指控设备1接收到目标角度引导信息，判断目标处于第一跟踪空域，指控设备1发送目标位置和跟踪指令给第一光电跟踪设备2，第一光电跟踪设备2接收到跟踪指令后调转至目标位置并捕获目标，进入稳定跟踪阶段；第一光电跟踪设备2稳定跟踪目标后，将目标准确位置和斜距反馈给指控设备1。
第四步光电跟踪设备随动跟踪
指控设备1接收到第一光电跟踪设备2的反馈信息后，通过齐次坐标变换公式确定第二光电跟踪设备3指向目标的姿态角，其中A P表示P在坐标系A中的位置，B P表示P在坐标系B中的位置，A P B表示B相对于A的平移矢量，为B相对于A的方位旋转矩阵。指控设备1将姿态角和随动跟踪指令发送至第二光电跟踪设备3，第二光电跟踪设备3接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪。依次类推，指控设备1确定其余n-1台光电跟踪设备指向目标的姿态角，并将姿态角和随动跟踪指令发送至其余n-1台光电跟踪设备，n-1台光电跟踪设备接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪。
第五步指控设备1进行跟踪空域判断
在跟踪过程中，指控设备1根据目标位置实时判断目标是否进入第二跟踪空域、第三跟踪空域、第n跟踪空域。目标进入第二跟踪空域，指控设备1发送目标位置和跟踪指令给第二光电跟踪设备3，第二光电跟踪设备3接收到跟踪指令后由随动跟踪转为捕获目标并自动跟踪，第二光电跟踪设备3稳定跟踪目标后，将目标的准确位置和斜距反馈给指控设备1。当目标同时进入第二跟踪空域和第三跟踪空域，第二光电跟踪设备3和第三光电跟踪设备4同时跟踪目标。
第六步分布式光电跟踪系统结束跟踪
目标离开所有跟踪空域或作战结束后，指控设备1向n台光电跟踪设备发送停止跟踪指令，光电跟踪设备接收到指令后停止跟踪并将姿态角调整到初始姿态。
Claims (1)
1.一种分布式光电跟踪系统协同跟踪方法，其特征在于具体步骤为：
第一步搭建分布式光电跟踪系统
分布式光电跟踪系统包括：第一光电跟踪设备（2）、第二光电跟踪设备（3）、第三光电跟踪设备（4）、第n光电跟踪设备（5）、指控设备（1）和通讯电缆（6）；根据建筑地形在被防护建筑周边选取n个光电跟踪设备的布置点，对于方位运动角范围为0~360°，俯仰运动角范围为0~90°的光电跟踪设备，2500m2的防护区域中n选取3~6；n台光电跟踪设备分别置于n个布置点处，指控设备（1）置于n个光电跟踪设备的中心处，指控设备（1）与n台光电跟踪设备通过通讯电缆（6）双向连接；
第二步指控设备（1）确定光电跟踪设备的空间坐标
指控设备（1）根据n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备布置点的空间坐标位置：将第一光电跟踪设备（2）作为空间坐标系原点，将第一光电跟踪设备（2）与第二光电跟踪设备（3）的连线作为空间坐标系的x轴，将经过第一光电跟踪设备（2）且平行于水平面且正交于x轴的直线作为空间坐标系的y轴，将经过第一光电跟踪设备（2）且正交于x-y平面的直线作为空间坐标系的z轴，通过n台光电跟踪设备两两之间的距离及相对高度确定n台光电跟踪设备的空间坐标位置；n台光电跟踪设备在运动角度范围内进行视场目标扫描，确定光电跟踪设备跟踪空域角范围，第一光电跟踪设备（2）、第二光电跟踪设备（3）、第n光电跟踪设备（5）分别对应第一跟踪空域、第二跟踪空域、第n跟踪空域；光电跟踪设备将测量的空域角传输至指控设备（1），用于确定n台光电跟踪设备在空间坐标系中的跟踪空域角范围；
第三步分布式光电跟踪系统进行目标锁定
n台光电跟踪设备进行自检，自检正常后等待接收跟踪指令；指控设备（1）接收到目标角度引导信息，判断目标处于第一跟踪空域，指控设备（1）发送目标位置和跟踪指令给第一光电跟踪设备（2），第一光电跟踪设备（2）接收到跟踪指令后调转至目标位置并捕获目标，进入稳定跟踪阶段；第一光电跟踪设备（2）稳定跟踪目标后，将目标准确位置和斜距反馈给指控设备（1）；
第四步光电跟踪设备随动跟踪
指控设备（1）接收到第一光电跟踪设备（2）的反馈信息后，通过齐次坐标变换公式确定第二光电跟踪设备（3）指向目标的姿态角，其中A P表示P在坐标系A中的位置，B P表示P在坐标系B中的位置，A P B表示B相对于A的平移矢量，为B相对于A的方位旋转矩阵；指控设备（1）将姿态角和随动跟踪指令发送至第二光电跟踪设备（3），第二光电跟踪设备（3）接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪；依次类推，指控设备（1）确定其余n-1台光电跟踪设备指向目标的姿态角，并将姿态角和随动跟踪指令发送至其余n-1台光电跟踪设备，n-1台光电跟踪设备接收到随动跟踪指令后开始随动跟踪；
第五步指控设备（1）进行跟踪空域判断
在跟踪过程中，指控设备（1）根据目标位置实时判断目标是否进入第二跟踪空域、第三跟踪空域、第n跟踪空域；目标进入第二跟踪空域，指控设备（1）发送目标位置和跟踪指令给第二光电跟踪设备（3），第二光电跟踪设备（3）接收到跟踪指令后由随动跟踪转为捕获目标并自动跟踪，第二光电跟踪设备（3）稳定跟踪目标后，将目标的准确位置和斜距反馈给指控设备（1）；当目标同时进入第二跟踪空域和第三跟踪空域，第二光电跟踪设备（3）和第三光电跟踪设备（4）同时跟踪目标；
第六步分布式光电跟踪系统结束跟踪
目标离开所有跟踪空域或作战结束后，指控设备（1）向n台光电跟踪设备发送停止跟踪指令，光电跟踪设备接收到指令后停止跟踪并将姿态角调整到初始姿态。
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