一种基于图像处理机阶跃修正功能对光电吊舱跟踪参数自整定的方法与流程

本发明属于伺服控制技术，具体为一种基于图像处理机阶跃修正功能对光电吊舱跟踪参数自整定的方法。

背景技术：

现有国内外光电吊舱图像跟踪参数的调整，大多以人工调试为主。调试过程为:在特定的传感器视场下，对动目标进行跟踪，并根据跟踪效果，通过试凑法来调整跟踪参数。此种方法优点是能够调出比较理想的跟踪参数，缺点是对调试人员的理论和实践能力要求较高，调试时间较长。如果利用五轴转台来调试跟踪参数，对调试设备要求较高。

技术实现要素：

为解决现有光电吊舱图像跟踪参数调整过程复杂，调试时间长，对调试人员的理论和实践能力要求较高，紧急情况下难以快速调整跟踪参数的问题，本发明提出一种基于图像处理机阶跃修正功能对光电吊舱跟踪参数自整定的方法，具有调试简单、对调试设备要求较低、效率高等优点。

本发明利用图像处理机的阶跃修正功能，使用图像处理机反馈的跟踪偏差来自整定跟踪参数，包括比例参数kp、微分参数kd和积分参数ki。在调整跟踪参数时，将电视或红外传感器的视场十字中心对准一个特征静态目标，把光电吊舱切换到跟踪模式，保持对该静态目标的实时跟踪。然后用鼠标点击视场内的另一个静态目标，下达阶跃修正信号，使光电吊舱跟踪另一个静态目标，在光电吊舱切换到另一个静态目标的过程中，随动控制板实时监控图像处理机反馈的跟踪偏差，判断跟踪效果，按需要通过参数自整定程序调整跟踪参数，实现光电吊舱图像跟踪参数的自整定功能。

基于上述原理，具体实现时，可以直接通过程序实现，相应本发明的技术方案为：

所述一种基于图像处理机阶跃修正功能对光电吊舱跟踪参数自整定的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将光电吊舱的电视或红外传感器的视场十字中心对准一个特征静态目标，并将光电吊舱切换到跟踪模式，保持对该静态目标的实时跟踪；

步骤2：点击视场内的另一个静态目标，产生阶跃修正信号，使光电吊舱跟踪另一个静态目标，在光电吊舱切换到另一个静态目标的过程中，随动控制板实时监控图像处理机反馈的跟踪偏差量；

步骤3：根据步骤2中图像处理机反馈的跟踪偏差，得到跟踪曲线，若跟踪曲线的超调量和响应时间均满足要求，则表示目前的跟踪参数符合要求，方法结束，如果跟踪曲线的超调量或响应时间不满足要求，则进行步骤4；

步骤4：向光电吊舱的随动控制板发送光电吊舱跟踪参数自整定命令；

步骤5：随动控制板收到自整定命令后，首先将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd和积分参数ki置为0，将比例参数kp从0开始按照设定步长逐步增大；

对于每个比例参数kp值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前比例参数kp值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将比例参数kp从当前值按照更小的设定步长逐步较小；再次得到每个比例参数kp值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的比例参数kp值为系统允许的最大kp值，设定实际比例参数kp值为系统允许的最大kp值的70％；

步骤6：将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd置为0，比例参数kp取步骤5得到的实际比例参数，将积分参数ki从一个预设的大值开始按照设定步长逐步减小；

对于每个积分参数ki值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前积分参数ki值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将积分参数ki从当前值按照更小的设定步长逐步增大；再次得到每个积分参数ki值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的积分参数ki值为积分参数记录值，设定实际积分参数ki值为积分参数记录值的150％；

步骤7：将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd置为0，比例参数kp取步骤5得到的实际比例参数，积分参数ki取步骤6得到的实际积分参数，控制随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到对应的跟踪曲线；若跟踪曲线的响应时间满足要求，则方法结束，否则保持比例参数kp和积分参数ki，将微分参数kd从0开始按照设定步长逐步增大；

对于每个微分参数kd值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前微分参数kd值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将微分参数kd从当前值按照更小的设定步长逐步较小；再次得到每个微分参数kd值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的微分参数kd为微分参数记录值，设定实际微分参数kd值为微分参数记录值的30％。

有益效果

本发明提出的基于图像处理机阶跃修正功能对光电吊舱跟踪参数自整定的方法，利用图像处理机的跟踪修正功能来模拟跟踪调试过程中的动目标，随动控制板通过图像处理机阶跃修正实时跟踪偏差的回馈，自整定跟踪参数，从而能够快速自动的整定跟踪参数。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的系统原理框图。

图2是本发明稳定跟踪参数自整定流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明利用图像处理机的跟踪修正的阶跃修正功能，替代常规跟踪参数调试时的动目标。并通过控制板实时监控图像处理机反馈的跟踪偏差，进行跟踪参数修正，实现光电吊舱图像稳定跟踪参数的自整定功能。

如图2所示，本发明的过程为：

步骤1：将光电吊舱的电视或红外传感器的视场十字中心对准一个特征静态目标，并将光电吊舱切换到跟踪模式，保持对该静态目标的实时跟踪；

步骤2：点击视场内的另一个静态目标，产生阶跃修正信号，使光电吊舱跟踪另一个静态目标，在光电吊舱切换到另一个静态目标的过程中，随动控制板实时监控图像处理机反馈的跟踪偏差量；

步骤3：根据步骤2中图像处理机反馈的跟踪偏差，得到跟踪曲线，若跟踪曲线的超调量和响应时间均满足要求，则表示目前的跟踪参数符合要求，方法结束，如果跟踪曲线的超调量或响应时间不满足要求，则进行步骤4；

步骤4：向光电吊舱的随动控制板发送光电吊舱跟踪参数自整定命令；

步骤5：随动控制板收到自整定命令后，首先将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd和积分参数ki置为0，将比例参数kp从0开始按照设定步长逐步增大；

对于每个比例参数kp值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前比例参数kp值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将比例参数kp从当前值按照更小的设定步长逐步较小；再次得到每个比例参数kp值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的比例参数kp值为系统允许的最大kp值，设定实际比例参数kp值为系统允许的最大kp值的70％；

步骤6：将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd置为0，比例参数kp取步骤5得到的实际比例参数，将积分参数ki从一个预设的大值开始按照设定步长逐步减小；

对于每个积分参数ki值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前积分参数ki值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将积分参数ki从当前值按照更小的设定步长逐步增大；再次得到每个积分参数ki值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的积分参数ki值为积分参数记录值，设定实际积分参数ki值为积分参数记录值的150％；

步骤7：将光电吊舱跟踪参数中的微分参数kd置为0，比例参数kp取步骤5得到的实际比例参数，积分参数ki取步骤6得到的实际积分参数，控制随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到对应的跟踪曲线；若跟踪曲线的响应时间满足要求，则方法结束，否则保持比例参数kp和积分参数ki，将微分参数kd从0开始按照设定步长逐步增大；

对于每个微分参数kd值，随动控制板产生阶跃修正命令和阶跃修正目标给光电吊舱的图像处理机，图像处理机实时反馈光电吊舱视场中心十字与阶跃修正目标的跟踪偏差量，得到当前微分参数kd值对应的跟踪曲线；

若跟踪曲线的超调量达到或超过20％，则将微分参数kd从当前值按照更小的设定步长逐步较小；再次得到每个微分参数kd值所对应的跟踪曲线，取超调量刚好达到2％或者刚降低至2％以下时的跟踪曲线，以该跟踪曲线对应的微分参数kd为微分参数记录值，设定实际微分参数kd值为微分参数记录值的30％。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。