基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法与流程

1.本公开一般涉及光电平台跟踪性能测试领域，具体涉及一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法。


背景技术：

2.光电平台跟踪能力受成像探测器帧频、电路传输延迟、图像跟踪处理算法、平台控制算法等多种因素影响。在系统级跟踪能力测试时，多个分系统的相互耦合，无法准确测试出平台跟踪控制性能。
3.在测试光电平台图像跟踪性能时，通常将整个光电平台固定在某一位置，打开探测器电源，对外成像，通过对上位机界面显示的图像进行操作，完成对目标的跟踪。当面临探测器不同焦距下的视场时，对外成像很难找到一个满足任意视场下的目标，且该测试方法需要探测器长时间上电工作和对测试环境有一定要求。同时，在测试光电平台对不同目标运动轨迹跟踪能力时，需要实际目标具有不同运动方式，近一步造成了测试方法的不便性，为此，我们提供一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种精度高、试验成本低和通用性强的基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法。
5.第一方面，本技术公开了一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法，包括以下步骤：
6.s1、预设定目标运动曲线信息；
7.s2、计算跟踪角度偏差值，所述跟踪角度偏差值由光电平台初始角度值与目标运动曲线信息的数据计算得到；
8.s3、计算与跟踪角度偏差值对应的像素偏差；
9.s4、生成模拟脱靶量指令，并输入至光电平台的控制端；所述模拟脱靶量指令通过延迟所述像素偏差生成；
10.s5、光电平台模拟目标运动曲线轨迹，且通过测试端采集并输出模拟跟踪性能数据；所述模拟跟踪性能数据包括有所述模拟脱靶量。
11.s6、重复步骤s1至s5，改变预设定目标运动曲线信息，得到多组模拟跟踪性能数据；
12.s7、分析多组模拟跟踪性能数据，得到光电平台的跟踪性能指标。
13.根据本技术实施例提供的技术方案，在步骤s2中，根据以下公式计算得到跟踪角度偏差值：
14.θ
goal
＝θ
0-amp*a(2*pi*frp_goal*time_cnt)(1)
15.其中，a(2*pi*frp_goal*time_cnt)为预设定目标运动曲线轨迹类型；θ
goal
为跟踪角度偏差值；θ0为光电平台初始角度；amp为目标运动曲线的幅值；pi为π；frp_goal为目标
频率值；time_cnt为以控制周期为增量累加的计数器值。
16.根据本技术实施例提供的技术方案，在步骤s3中，根据以下公式计算得到与跟踪角度偏差值对应的像素偏差：
[0017][0018]
其中，pixel_err为像素偏差；a为转换系数；zoom
real
为模拟探测器的使用焦距；zoom
min
为模拟探测器的最小焦距。
[0019]
根据本技术实施例提供的技术方案，所述生成模拟脱靶量包括以下步骤：
[0020]
s41、获取与跟踪角度偏差值对应的像素偏差；
[0021]
s42、获取光电平台跟踪系统延迟时间与探测器帧频时间，并计算两者比值，得到延迟帧频数；
[0022]
s43、将像素差以帧频为基准依照延迟帧频数延迟，得到所述模拟脱靶量。
[0023]
根据本技术实施例提供的技术方案，所述分析多组模拟跟踪性能数据包括以下步骤：
[0024]
s71、遍历多组模拟跟踪性能数据；
[0025]
s72、构建x-y曲线；其中，x为采样点；y为跟踪性能数据类型；
[0026]
s73、对比不同采样点下，跟踪性能数据中各类型数值的数值，得到跟踪性能指标。
[0027]
根据本技术实施例提供的技术方案，所述模拟跟踪性能数据由上位机接收并储存，且模拟跟踪性能数据的类型包括：光学平台角度、陀螺角速度值以及模拟脱靶量像素以及角度。
[0028]
综上所述，本技术方案具体地公开了一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法，包括以下步骤：在上位机软件中设定目标运动曲线信息，通过计算跟踪角度偏差值、对应的像素偏差从而得到模拟脱靶量，此计算方式形成模拟脱靶量指令作为光电平台模拟跟踪模式下的输入值，进而得到光电平台模拟跟踪模式下实时脱靶量数据；随后，改变预设定目标运动曲线信息，得到多组模拟跟踪性能数据，分析多组模拟跟踪性能数据，得到光电平台的跟踪精度。
[0029]
本技术通过上位机软件设置模拟目标运动曲线的幅值、频率、模拟探测器的焦距及光电平台工作模式等信息，便可实现光电平台多种情况下的跟踪性能测试，此外，利用上位机软件生成图像脱靶量模拟信号，可剥离平台系统级跟踪链路的影响，降低了试验成本，便于实验室条件下的测试。
附图说明
[0030]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]
图1为一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法的流程示意图。
[0032]
图2为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法的系统组成。
[0033]
图3一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法生成的模拟目
标运动曲线轨迹。
[0034]
图4为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法的第二种测试结果。
[0035]
图5为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法的第三种测试结果。
[0036]
图6为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法的第四种测试结果。
[0037]
图7为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法中传统方式下探测器上电实际系统测试方法的第一种测试结果。
[0038]
图8为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法中传统方式下探测器上电实际系统测试方法的第二种测试结果。
[0039]
图9为一种基于嵌入式软件的光电平台的跟踪脱靶量的模拟测试方法中传统方式下探测器上电实际系统测试方法的第三种测试结果。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0041]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0042]
实施例1
[0043]
请参考图1所示的本技术提供的一种基于嵌入式软件的光电平台跟踪脱靶量的模拟测试方法的流程示意图，包括以下步骤：
[0044]
在本实施例中，如图2所示，本检测方法的系统包括上位机软件与光电平台，其中，光电平台由随动控制软件进行控制，且其形成光电平台的控制端；同时上位机具有通讯串口可向光电平台的控制端发送目标运动曲线信息，而测试串口可将光电平台模拟目标运动曲线过程中的模拟跟踪性能数据传输至上位机进行储存与后续分析，此处测试串口形成光电平台的测试端；
[0045]
s1、利用上位机软件预设定目标运动曲线信息，并将目标运动曲线信息通过通讯串口发送至光电平台的控制端；
[0046]
其中，目标运动曲线信息包括：运动曲线的幅值、频率、探测器的焦距以及光电平台的工作模式等；由此使得光电平台模拟多种曲线运动，比如：正弦或者余弦还可以是匀速直线运动、匀加速曲线运动、变加速曲线运动等；目标运动曲线的幅值和频率及模拟跟踪视场焦距可按实际需要进行设置，方便调节，能够满足不同运动目标、不同焦距下的跟踪测试，通用性强；且无需探测器上电工作，减小了对控制系统调试的影响，提高了控制系统跟踪功能调试效率；
[0047]
s2、根据式(1)计算跟踪角度偏差值，跟踪角度偏差值由光电平台初始角度值与目标运动曲线信息的数据计算得到；此处，光电平台的初始角度为光电平台跟踪模式启动前一时刻，光电平台当前的角度值。
[0048]
s3、根据式(3)计算与跟踪角度偏差值对应的像素偏差，像素偏差用于生成模拟脱靶量。
[0049]
s4、生成模拟脱靶量，并输入至光电平台的控制端；模拟脱靶量根据延迟像素偏差生成；由于光电平台具有电锁模式与模拟跟踪模式，此时，光电平台进入电锁模式进行待机，等待模拟目标运动曲线轨迹的指令；
[0050]
s5、上位机控制光电平台进入模拟跟踪模式，并将模拟脱靶量作为模拟跟踪模式下的输入值；随后，在闭环控制作用下，驱动光电平台电机模拟目标运动曲线轨迹运动，完成对目标运动曲线的跟踪要求；
[0051]
其中，光电平台在跟踪过程中，其测试串口能够将被测试轴(俯仰、方位或两轴)的转台角度值、对应的陀螺角速度值及模拟脱靶量值等实时模拟跟踪性能数据传送至上位机，进行储存与分析。
[0052]
s6、重复步骤s1至s5，通过改变预设定目标运动曲线信息，得到多组模拟跟踪性能数据；获取多组测试数据，即可得到不同目标运动轨迹、不同陀螺速度、不同焦距视场下的跟踪精度，进一步分析出光电平台控制系统的跟踪性能。
[0053]
s7、如图5所示，分析多组模拟跟踪性能数据，得到光电平台的跟踪性能指标。
[0054]
具体地，在步骤s2中，根据以下公式计算得到跟踪角度偏差值：
[0055]
θ
goal
＝θ
0-amp*a(2*pi*frp_goal*time_cnt) (1)
[0056]
其中，a(2*pi*frp_goal*time_cnt)为预设定目标运动曲线轨迹类型，可选地，目标运动曲线类型为正弦曲线或者余弦曲线；θ
goal
为跟踪角度偏差值；θ0为光电平台初始角度；amp为目标运动曲线的幅值；pi为π；frp_goal为目标频率值；time_cnt为以控制周期为增量累加的计数器值。
[0057]
具体地，在步骤s3中，根据以下公式计算得到与跟踪角度偏差值对应的像素偏差：
[0058][0059]
其中，pixel_err为像素偏差；a为转换系数；zoom
real
为模拟探测器的使用焦距；zoom
min
为模拟探测器的最小焦距。
[0060]
具体地，生成模拟脱靶量包括以下步骤：
[0061]
s41、获取与跟踪角度偏差值对应的像素偏差；
[0062]
s42、获取光电平台跟踪系统延迟时间与探测器帧频时间，并计算两者比值，得到延迟帧频数；
[0063]
s43、将像素差以帧频为基准依照延迟帧频数延迟，得到模拟脱靶量作为指令输入至光电平台，便于采集光电平台模拟目标曲线运动轨迹时模拟脱靶量的采集；
[0064]
具体地，分析多组模拟跟踪性能数据包括以下步骤：
[0065]
s71、遍历多组实时模拟跟踪性能数据；
[0066]
s72、根据模拟跟踪性能数据构建x-y曲线；其中，x为采样点所处时间；y为跟踪性能数据类型；
[0067]
其中，以目标运动曲线为正弦曲线运动为例，如图3-图9所示，将会得到如下数据曲线；
[0068]
其中，图3为生成的模拟目标运动曲线轨迹；
[0069]
图4-图6分别光电平台跟踪模式下方位轴的陀螺速度、脱靶量像素和脱靶量角度；
[0070]
传统方法下，需要利用测试轴处的实际探测器上电工作，如图7-图9为焦距为140mm下的探测器上电工作实际系统测试方法的测试结果，三幅图分别为测试轴(方位轴和俯仰轴)陀螺角速度、脱靶量像素、脱靶量角度；通过与图4-图6对比可知，本测试方法与传统方式下所测结果基本一致(仅x轴数值不一致)，则表示本方案已可替代传统方式。
[0071]
s73、对比不同采样点下，跟踪性能数据中各类型数值的数值，得到跟踪性能指标。
[0072]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。