本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)軟件與光電跟蹤領(lǐng)域，具體涉及對(duì)中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，衛(wèi)星作為獲取各種信息的重要手段，收集重要情報(bào)的主要來(lái)源，不斷被各國(guó)青睞。與此同時(shí)，對(duì)衛(wèi)星的跟蹤測(cè)量、維護(hù)以及控制成為了一個(gè)新的研究重點(diǎn)。光電測(cè)量設(shè)備因其高精度的跟蹤測(cè)量能力，成為對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測(cè)量的重要工具。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)衛(wèi)星的跟蹤測(cè)量過(guò)程主要包括獲取衛(wèi)星的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的捕獲，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入設(shè)備視場(chǎng)內(nèi)后，開始對(duì)目標(biāo)進(jìn)行捕獲，切換電視自動(dòng)跟蹤，完成對(duì)衛(wèi)星的跟蹤測(cè)量。然而在實(shí)際工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，原始的脫靶量閉環(huán)自動(dòng)跟蹤，受背景亮度及噪聲等方面的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)短時(shí)間無(wú)法提取的情形，尤其是當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入云團(tuán)或是光軸與太陽(yáng)夾角太小導(dǎo)致ccd無(wú)法成像時(shí)，目標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法提取，最終導(dǎo)致目標(biāo)丟失，因此無(wú)法繼續(xù)完成跟蹤測(cè)量工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有光學(xué)跟蹤過(guò)程中暗弱目標(biāo)脫靶量提取不穩(wěn)定導(dǎo)致的目標(biāo)丟失問(wèn)題，提供一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法。

一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、根據(jù)伺服控制系統(tǒng)反饋的引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺(tái)方位俯仰數(shù)據(jù)和圖像處理系統(tǒng)反饋的目標(biāo)脫靶量數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)；

步驟二、判斷步驟一獲取的目標(biāo)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)與當(dāng)前幀數(shù)據(jù)的偏差值是否在±3σ之間，如果否，則判定跟蹤的數(shù)據(jù)無(wú)效，外推當(dāng)前幀數(shù)據(jù)，并將所述外推當(dāng)前幀數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟三；如果是，則判定跟蹤的數(shù)據(jù)有效，執(zhí)行步驟三；σ為光電跟蹤設(shè)備的跟蹤精度；

步驟三、記錄步驟二給出的有效數(shù)據(jù)，采用記錄的有效數(shù)據(jù)外推下一幀數(shù)據(jù)，并將所述外推下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制系統(tǒng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺(tái)，返回執(zhí)行步驟一；直到跟蹤過(guò)程結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的跟蹤方法去除了以往的電視自動(dòng)跟蹤，取而代之的是使用實(shí)際跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡外推來(lái)引導(dǎo)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的全程數(shù)據(jù)引導(dǎo)跟蹤。本方法增加了跟蹤的穩(wěn)定性，保證衛(wèi)星跟蹤測(cè)量工作的可靠實(shí)施；同時(shí)對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間目標(biāo)丟失的情形，只要事先獲取的實(shí)際跟蹤數(shù)據(jù)足夠長(zhǎng)，便可以外推出高精度長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)目標(biāo)再次出現(xiàn)在視場(chǎng)中時(shí)，仍然可以保證在視場(chǎng)中心附近，繼續(xù)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，最大化的為跟蹤測(cè)量工作提供更加完整的，可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法，基于一套軟件系統(tǒng)嵌入在光電跟蹤設(shè)備的主控軟件之中，取消原有的發(fā)送自動(dòng)跟蹤命令給伺服控制系統(tǒng)，使用實(shí)際跟蹤的測(cè)量數(shù)據(jù)外推衛(wèi)星軌跡，引導(dǎo)設(shè)備完成對(duì)衛(wèi)星的精確跟蹤過(guò)程。

一、硬件技術(shù)

結(jié)合圖1，本實(shí)施方式在硬件方面保持整個(gè)光電跟蹤設(shè)備原有的配備，即硬件部分由一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和一塊多串口卡組成。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于運(yùn)行主應(yīng)用程序，一路rs422串口用于與伺服控制系統(tǒng)通訊，另一路rs422串口用于與圖像處理系統(tǒng)的通訊，還有一路rs232串口用于接收同步脈沖觸發(fā)信號(hào)，用于與整個(gè)光電跟蹤設(shè)備保持同步。

二、軟件技術(shù)

本實(shí)施方式的軟件建立在windowsxp操作系統(tǒng)之上，在vc++6.0平臺(tái)上建立主應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

本實(shí)施方式的前置條件為：光電跟蹤設(shè)備正常啟動(dòng)；使用預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)引導(dǎo)設(shè)備調(diào)轉(zhuǎn)；目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)，并且穩(wěn)定捕獲；在主控界面上點(diǎn)擊“跟蹤”按鈕，啟動(dòng)本軟件系統(tǒng)。

該軟件的工作流程結(jié)合圖2；其具體流程為：

1)接收伺服控制系統(tǒng)反饋的轉(zhuǎn)臺(tái)方位俯仰數(shù)據(jù)和圖像處理系統(tǒng)反饋的目標(biāo)脫靶量數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；

2)根據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)的跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前幀數(shù)據(jù)是否有效；如果跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)與當(dāng)前幀數(shù)據(jù)的偏差值在±3σ之間認(rèn)為跟蹤數(shù)據(jù)有效，否則認(rèn)為跟蹤數(shù)據(jù)無(wú)效。

3)如果有效，則記錄當(dāng)前數(shù)據(jù)；

4)如果無(wú)效，則使用已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)外推當(dāng)前幀數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)該外推數(shù)據(jù)作為當(dāng)前幀數(shù)據(jù)；

5)外推下一幀引導(dǎo)數(shù)據(jù)；

6)將外推的下一幀引導(dǎo)數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制系統(tǒng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺(tái)；

7)返回步驟1)，直到跟蹤測(cè)量過(guò)程結(jié)束。

本實(shí)施方式采用的外推算法是基于時(shí)間修正的改進(jìn)拉普拉斯方法進(jìn)行軌道外推。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種中低軌衛(wèi)星的跟蹤方法，涉及計(jì)算機(jī)軟件與光電跟蹤領(lǐng)域，解決現(xiàn)有光學(xué)跟蹤過(guò)程中暗弱目標(biāo)脫靶量提取不穩(wěn)定導(dǎo)致的目標(biāo)丟失問(wèn)題，根據(jù)伺服控制系統(tǒng)反饋的引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺(tái)方位俯仰數(shù)據(jù)和圖像處理系統(tǒng)反饋的目標(biāo)脫靶量數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)；判斷獲取的目標(biāo)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)與當(dāng)前幀數(shù)據(jù)的偏差值是否在±3σ之間，如果否，則判定跟蹤的數(shù)據(jù)無(wú)效，外推當(dāng)前幀數(shù)據(jù)，將外推當(dāng)前幀數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)，如果是，則判定跟蹤的數(shù)據(jù)有效，記錄有效數(shù)據(jù)，采用記錄的有效數(shù)據(jù)外推下一幀數(shù)據(jù)，并將所述外推下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制系統(tǒng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺(tái)繼續(xù)跟蹤，直到跟蹤過(guò)程結(jié)束。本發(fā)明最大化的為跟蹤測(cè)量工作提供更加完整的，可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：崔爽;曹立華;耿愛輝;于國(guó)權(quán);方艷超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.30
技術(shù)公布日：2017.10.20