浅谈光电跟踪系统ATP技术
光电跟踪转台的光学系统研究的开题报告
光电跟踪转台的光学系统研究的开题报告一、选题背景光电跟踪技术是一种新型的技术，在现代化国防建设中起着重要的作用。
随着计算机及相关设备的不断进步，光电跟踪技术的应用越来越广泛。
其主要应用于机器视觉、导航、轨迹跟踪、目标识别等领域中。
其中，光电转台是一种重要的设备，可以使探测器或传感器按照控制信号的指令，实现精确的目标跟踪，因此在军事、航天、大型装备制造等领域中具有重要的应用价值。
二、研究内容本文研究的是光电跟踪转台中的光学系统。
光学系统是光电跟踪转台的核心部件，直接影响到光电跟踪的效果和稳定性。
因此，研究和优化光学系统是提高光电跟踪精度和稳定性的重要途径。
具体来说，本文将从以下几个方面展开研究：1. 光学系统组成和工作原理：阐述光电跟踪转台的光学系统中光学元件的类型、光路的构造和工作原理，为后续的优化工作打下基础。
2. 光学系统的性能参数：对光电跟踪转台的光学系统进行性能测试和参数分析，包括光学系统的空间分辨率、光学反差、景深等参数。
3. 光学系统的优化方法：从光学元件的选择、光路设计、光路校正等方面入手，对光学系统进行优化和改良，提高光电跟踪转台的跟踪精度和稳定性。
三、研究意义本研究旨在通过研究和优化光学系统，提高光电跟踪转台的跟踪精度和稳定性，为实际应用提供技术支持。
研究成果将为光电跟踪技术的发展和应用提供参考，具有一定的应用价值和推广意义。
四、研究方法本研究采用实验研究和理论分析相结合的方法，具体来说：1. 实验研究：利用光学仪器进行实验，对光学系统进行性能测试和参数分析，得到相关数据和结论。
2. 理论分析：通过理论计算和模拟分析，探究光学系统的优化和改进方案，提出相关的解决方案和建议。
五、预期成果预计本研究将达到以下几个方面的预期成果：1. 确定光学系统中各个部件的性能参数，为后续的优化工作提供参考。
2. 对光电跟踪转台的光学系统进行优化和改良，提高光电跟踪的精度和稳定性。
3. 提出创新的解决方案和建议，对光电跟踪技术的发展和应用提供参考。
光电跟踪系统低速平稳性技术研究的开题报告
光电跟踪系统低速平稳性技术研究的开题报告
一、研究的背景和意义
光电跟踪系统由于具有高精度、高速、非接触等优点，在工业制造、生命科学、医疗设备等领域得到了广泛应用。
其中，在低速平稳性要求较高的场合中，如稳定摄像、精细定位等，对光电跟踪系统的低速平稳性提出了更高的要求。
然而，现有的光
电跟踪系统在低速情况下易产生抖动、漂移等问题，影响了系统的测量精度和稳定性，限制了它们的应用范围。
因此，对光电跟踪系统的低速平稳性进行研究，具有重要的
意义和应用价值。
二、研究的内容和方法
本次研究的主要内容是对光电跟踪系统的低速平稳性问题进行研究，包括抖动和漂移两个方面。
针对这两个问题，首先进行分析和探究，找出产生问题的原因和可能
的解决方法。
其次，采用建模和仿真的方法，对所提出的解决方案进行验证和评估，
找出最优方案。
最后，通过实验验证所选方案的可行性和实用性。
三、研究的预期结果和意义
通过本次研究，可以得到如下预期结果：
1. 对光电跟踪系统低速平稳性问题进行了全面的研究和探究，深入挖掘其潜在问题和解决方案。
2. 提出针对抖动和漂移问题的解决方案，并对这些方案进行了建模和仿真验证，找出最优方案。
3. 通过实验验证最优方案的可行性和实用性，为光电跟踪系统低速平稳性的研究提供了重要的实验基础和支持。
本次研究的意义在于提高光电跟踪系统的低速平稳性，改善其精度和稳定性，推动光电技术在工业制造、生命科学、医疗设备等领域的应用，并为光电跟踪系统的进
一步发展提供参考和借鉴。
空间光通信中的精密跟踪瞄准技术
空间光通信中的精密跟踪瞄准技术
谢木军;马佳光;傅承毓;袁家虎
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2000(027)001
【摘要】描述了空间光通信中的捕获、跟踪与瞄准(ATP)系统的概念、作用.详细介绍了它的组成和工作原理.简要叙述了实现这样一个ATP系统所需要解决的主要技术问题和难点.
【总页数】4页(P13-16)
【作者】谢木军;马佳光;傅承毓;袁家虎
【作者单位】中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209;中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209;中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209;中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
【相关文献】
1.光电精密跟踪瞄准技术的发展途径及提高精度的关键技术 [J], 倪树新
2.激光武器的精密跟踪瞄准控制技术 [J], 王毅;王贵文
3.基于目标预测跟踪技术的空间光通信实验研究 [J], 肖永军;左韬;林贻翔
4.精密跟踪瞄准技术在强激光干扰系统中的应用 [J], 关松;林锁
5.移动自由空间光通信的捕获、跟踪和瞄准装置综述 [J], Yagiz
Kaymak;Roberto Rojas ·Cessa;禹化龙（译）;潘静岩（审校）
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光电跟踪系统中的惯性稳定技术
光电跟踪系统中的惯性稳定技术发布时间：2022-11-07T02:16:04.278Z 来源：《中国建设信息化》2022年第13期作者：刘小钰[导读] 现阶段，我国的光电工程建设发展迅速，刘小钰山东省城市服务技师学院摘要：现阶段，我国的光电工程建设发展迅速，光电跟踪系统也有了很大进展。
在侦查探测、激光通讯等领域，光电跟踪系统的闭环精度是其重要技术指标之一。
为了提高闭环精度，一般可使用图像稳定技术，惯性稳定技术或整体自稳定技术。
惯性稳定技术因其良好的稳定效果，已在光电跟踪系统中得到广泛应用。
采用对比分析的方法对光电跟踪系统中的机架惯性稳定、反射镜惯性稳定以及惯性基准光稳定技术进行了原理分析，优势比较以及发展展望，总结出多种惯性稳定技术交叉使用的复合轴惯性稳定仍是未来一段时间的发展趋势。
关键词：光电跟踪；闭环精度；机架惯性稳定引言：光电跟踪系统（Electro-opticalTrackingSystem,ETS）是一种高精度定向跟踪系统，其用于实时跟踪运动目标，在海陆空等领域已得到广泛应用。
精密控制技术是ETS中最为核心的技术，是实现高精度跟踪性能的保证。
但是复杂的工作环境使得ETS难免受到一些干扰因素的影响，传统的控制方法处理这些干扰问题的能力有限，基于现代控制理论的发展，学者们使用现代控制方法针对ETS的高精度跟踪问题做出了一些研究。
1光电跟踪与火控系统定义舰载光电跟踪与火控系统是一种远距离监视、跟踪与火力打击装置，主要由光电跟踪仪、武器分系统和指挥控制台组成。
光电跟踪仪采用被动式光电传感器探测目标，不易受电磁干扰，并且低仰角跟踪能力强，可对付低空和海面目标，是实施精确打击来袭目标的必要保障。
光电跟踪仪主要由光电指向器和控制机柜组成。
光电指向器内安装有电视摄像机、红外热像仪和激光测距机3个光电传感器。
指挥控制台是控制光电跟踪仪和武器分系统的操控平台，主要由计算单元、操控单元和显示单元组成。
光电传感器在指挥控制台的控制下实现对飞机、导弹、水面舰艇和岸上目标的搜索、捕获、跟踪和测距，将目标视频图像、角位置数据和距离数据实时传送给控制机柜。
光电精密跟踪中的复合轴系统及子轴控制的研究
光电精密跟踪中的复合轴系统及子轴控制的研究随着现代工业的发展，越来越需要更精确地控制机器轴系统，以满足更高精度的工业作业。
光电跟踪技术是一种利用目标符号识别、光学系统或传感器和机电一体化等技术实现机器轴系统（例如直线导轨系统）运动控制的现代工控制系统。
由于其高精度、快速响应、节省开支等优点，光电跟踪技术在机械加工、航空航天、汽车制造及其他工程应用领域得到了越来越多的应用。
复合轴系统是光电精密跟踪技术的关键因素之一，包括子轴和主轴。
轴系统中主控制轴线定义了运动控制系统中的工作位置和运动轨迹，而子轴控制轴线可以使物体和仪器旋转、平移以及变形，使得物体的运动的准确性和精确度得到提高。
因此，研究分解复合轴系统中子轴控制，使其得到准确的控制，对于保证光电精密跟踪的普遍应用具有重要的意义。
子轴控制器可以通过电机连接和旋转实现，以控制复合轴系统工作位置。
在复合轴系统中，子轴控制系统可以实现准确控制，通过调整角速度及角位置，从而实现复合轴系统的多维空间控制。
为了实现子轴控制，对子轴电机的性能进行优化，以确保其获得良好的空间性能，特别是在运动控制系统中使用电机进行高精度控制时，其性能较为关键，当轴系统处于一定载荷、低温、湿环境下时，电机的精度还会逐渐降低。
因此，研究和优化子轴电机的力学性能和控制算法，对于提高复合轴系统的稳定性和精度具有重要的意义。
根据上述分析，研究复合轴系统以及其中的子轴控制，对于推动光电精密跟踪技术的广泛应用，具有重要意义。
研究者不仅要分析复合轴系统及其旋转、平移等变形，还要研究子轴控制器的力学性能和控制算法，优化其电机性能，以确保机器轴系统的正常运行和精确控制。
实际上，研究子轴控制将有助于提高光电精密跟踪技术的精度，从而为机械加工、航空航天、汽车制造及其他工程应用技术提供解决方案。
第五章光电信息处理技术成像目标探测与跟踪技术
VSAM
• 使用架设在高处多方位旋转云台上的单个摄像机，可以全方位地实施视 频监控。系统首先有规律地初始化一系列背景图像，然后利用基于特征区域的 方法将实际摄录的视频图与相应的背景图作匹配，再利用背景减除法检测运动 目标。
VSAM
• 由于传统的卡尔曼滤波方法只能处理单峰问题，该系统对传统的卡尔曼滤 波思想进行了扩展，并使用了带目标模板更新的相关匹配算法实现了多目标的 跟踪。
➢ Step5 使用卡尔曼滤波器预测车辆在下一帧中的可能 位置。
➢ Step6 在预测区域周围对各个车辆进行匹配跟踪。转 Step2，进行下一轮跟踪。
实验结果
（a）遮挡模型
（b）原始遮挡图像
（c）分割处理后 （d）遮挡模型与运动目标匹配
夜晚车辆检测结果
普通路面检测结果
（a）序列某一帧
（b）混合高斯模型检测结果
分片跟踪
遮挡下的跟踪
分片跟踪
目标表现模型的变化时的跟踪
目标尺度发生变化
应用举例：车辆检测与跟踪
智能交通系统： ( Intelligent Transport Systems, ITS)
车辆检测与跟踪概述
影响车辆检测和跟踪的主要因素： （1）车辆自身阴影； （2）车辆间相互遮挡或车辆被背景中物体遮挡； （3）同车型车辆之间具有较大的相似性； （4）光线突变； （5）夜晚和雨、雪等恶烈天气等。 主要针对（1）、（2）两种情况开展研究
将顶层金字塔求得的参数集隐射到金字塔的中间层，并对 该层进行全局运动估计，求得相应的运动参数；
将金字塔中间层的参数集映射到金字塔的底层, 对该层进行 全局运动估计，求得该层的运动参数集。
利用求得的最终参数集，对图像进行运动补偿，将运动补 偿后的图像与前一帧图像进行差值。
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
动车组ATP技术研究浅析
动车组ATP技术研究浅析发布时间：2022-09-19T06:57:39.717Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：王云龙徐洪伟[导读] 近年来，我国高速铁路快速发展，对高速列车运行控制的安全保障显得尤为重要。
作王云龙徐洪伟中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111 摘要：近年来，我国高速铁路快速发展，对高速列车运行控制的安全保障显得尤为重要。
作为高速列车主控设备，ATP车载设备监控列车运行速度，保证行车安全，提高列车运输效率。
中国高速列车运行控制系统为我国引进国外先进技术并消化吸收后进行自主创新、研发的适合我国具体国情的列车运行控制系统，并形成了一套完整的技术体系。
本文讨论分析国内动车组常见的ATP技术并对其进行分析。
关键词：动车组，ATP技术1.引言高速铁路的快速发展离不开先进列车自动控制技术，即列车运行控制系统（简称列控系统）。
列控系统是髙速铁路信号系统的重要组成部分，是保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，根据列车在线路上运行的客观条件和实际情况对列车运行速度和制动方式等状态进行监督、控制和调整，用以保障行车安全和提高列车运输效率，同时保证乘客乘坐舒适度。
列控车载设备，即ATP (Automatic Train Protection)车载设备是列控系统对列车进行操纵和控制的主体，采用故障一安全设计，根据接收到的地面设备提供的信息生成列车速度控制曲线，监督列车运行并实现超速防护，保证行车安全，被称作轨道交通领域的“黑匣子”。
2.国内高速列车主要列控系统型号我国目前应用在高速铁路上的列控系统为应用于200-250km/h速度等级的CTCS-2级列控系统和应用于300-350km/h速度等级的CTCS-3级列控系统,以及应用于城际铁路的C2+ATO列控系统?列控系统ATP车载设备型号目前主要如表1所示,由于CTCS-2级列控系统为CTCS-3级列控系统的后备模式,因此应用中CTCS-3级列控系统的ATP车载设备实际上也可以应用在CTCS-2级线路区段? 表1 主要ATP设备型号3.ATP系统组成列控系统的种类很多，来自不同国家，如日本川崎重工、法国CTCS、加拿大庞巴迪等，但是这些系统的设备组成基本一致。
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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
率的优良性能，所以在光电路踪成像系统中，选择而阵CCD做为捕获传感器是比较理想的。
捕获时间是ATP光电系统捕获性能要求的另一个重要指标。
捕获时间和光电系统的用途和捕获工作方式有关。
希望捕获时间尽可能地短，以便迅速的探测和识别所得要的目标，转入跟踪工作方式。
2.2跟踪柱能要求
跟踪的目的在于撼定光电跟踪成像系统的视轴，使视轴的晃动即跟踪误差小于所希望的数值。
允许的最大跟踪误差，一般说来，为仪器分辨串的一小部分。
对于空间激光通信系统或空间定向能武器系统，这个误差为衍射权限角的一小部分。
对于地面天文望远镜系统，这个误差应该小于或等于大气湍流引起的图像晃动量。
对于地面光电跟踪经纬仪系统，这个误差是仪器测角误差的误差源之一，由于它是随机误差不能通过校准方法补偿，所以应该限制为仪器测角误差的一小部分。
最大允许的跟踪误差，做为光电跟踪成傍系统的一个重要设计参数，是一项主要的跟踪性能要求。
2.3瞄准性能要求
瞄推性能要求是在跟踪工作基础上，进一步减小仪器视轴和目标视轴之间的误差，满足瞄准误差指标的要求。
对于激光光束瞄准的应用，如激光定向武器、空间激光通信等，仪器视轴即为激光光束的中心轴。
光电跟踪系统采用燎平面阵列传感器，如面阵CCD或四象限雪燃光二极管，做为跟踪和瞄推传感器。
当瞄准误差源主要是传感器噪声或者瞄准误差温的各个组成分项相差不大酌情况下，则瞄准误差总和服从正态分布律(常称高斯分布律)。
【参考文献】
［１］魏刚,江传富,杨坤涛.方位角准确预测法在光电跟踪中的应用研究[J].光电工程,2006,(05).
［２］刘宏展,刘立人.星间激光通信发射终端耦合单元的研究[J].激光技术,2007,(04).
［３］郭谊,王江安.海上双运动载体光通信APT瞄准系统的研究[J].激光与红外,2007,(08).
［４］李岷,马军,周兴义.机载光电稳定平台检测技术的研究[J].光学精密工程,2006,(05).
［５］范小军,刘锋,张军.空基多平台对空中机动目标的被动跟踪定位算法[J].红外与激光工程,2006,(06).。