自动跟踪系统

连续跟踪并测量运动目标轨迹参数的系统

自动跟踪系统（The automatic tracking system）是连续跟踪并测量运动目标轨迹参数的系统。

系统介绍

自动跟踪系统的目标是以一定速度和加速度运动的车辆、舰船、飞机、导弹和人造卫星等。自动跟踪系统可提供运动目标的空间定位、姿态、结构行为和性能，是运动目标的多功能和高精度的跟踪和测量手段。

系统组成和分类　自动跟踪系统由位置传感器、信号处理系统、伺服系统和跟踪架等部分组成。自动跟踪系统依据传感器不同分类：利用电磁波特性的，称为无线电跟踪系统；利用光波特性的，称为光学（光电）跟踪系统。

详解

无线电跟踪系统

依功能又分角度自动跟踪系统和距离自动跟踪系统。角度跟踪系统由发射系统、接收系统、伺服系统、数据处理和显示系统以及跟踪架等组成。距离跟踪系统全由电子和电气电路组成。

光学跟踪系统

由光学系统、探测器、信号处理系统、伺服系统和跟踪架等部分组成。高精度伺服系统一般采用直接耦合转矩电动机和高灵敏度测速机组合驱动。跟踪架有垂直（方位）轴和水平（俯仰）轴。光学跟踪系统通常在红外光谱、可见光谱和紫外光谱工作。常用的有红外跟踪系统、激光跟踪系统和电视跟踪系统。

红外跟踪系统接收目标的辐射能量，经过调制或扫描后会聚在红外探测器上，将红外辐射信号转换成电信号，经信号处理后送给伺服系统，驱动跟踪架，自动跟踪目标。红外调制器分为调幅、调频、调相或脉冲编码。常用波长分别为 1～3微米、3～5微米和8～14微米。红外探测受目标辐射特性影响，又称为被动式跟踪。

激光跟踪系统是70年代发展起来的。激光发射系统向目标发射激光束，由目标的表面漫反射或装在目标上的角反射器反射回来激光信号，经接收系统转换成比例于目标偏离光轴的角位置误差的电信号，送给伺服系统，驱动跟踪架，使跟踪架上光学系统对准目标。激光跟踪系统同无线电跟踪系统一样，靠接收本身发射能量来跟踪目标，又称主动式跟踪系统。激光接收系统测角分成和差式单脉冲制和圆锥扫描制两种。激光单色性、方向性好，波束窄，测角精度高，没有多路径效应，用于高精度跟踪和测量。接收探测器采用光电倍增管、硅光电二极管和光电雪崩二极管。

电视跟踪系统采用电视摄像机作为探测器，电视摄像机对视场内目标像进行光栅扫描，把光信号转换成电信号。电视跟踪按目标跟踪点的不同分边缘跟踪、矩心跟踪和相关跟踪。以最先扫描到的目标像位置作为目标跟踪点的跟踪称为边缘跟踪；全扫描目标像后经过计算，算出目标像的矩心作为目标跟踪点，称为矩心跟踪；算出帧间目标像的相关函数，选取相关系数最大点或者按照帧间目标像的匹配算法算出匹配函数最大点作为目标跟踪点，称为相关跟踪。

自动跟踪系统信息处理由简单处理向图像信息处理方向发展，由点跟踪向点跟踪和图像处理技术相结合方向发展,充分利用目标图像信息,提高抗干扰性能。电视跟踪器产生多个窗口，能同时跟踪视场内数字目标。多目标跟踪采用先求出各个目标中心，然后求出多个目标中心形成多边形的中心进行跟踪，也能由人工指定需要的某个目标进行自动跟踪。

光学跟踪的探测器向固态多元器件发展，线阵和面阵的可见光和红外电荷耦合器件的出现，提高了可靠性。光学跟踪系统结构简单可靠、成本低、功耗少、体积小和重量轻、隐蔽性好、角分辨率高和抗干扰性好；缺点是受大气影响大，不能全天候工作。

应用自动跟踪系统主要用于靶场跟踪和测量、武器控制和制导等方面。环境和目标特性多样化，使得自动跟踪系统采用多传感器，有无线电的,也有光学的,互补长短。同时增加识别能力，各传感器依置给度不同进行自动切换，构成智能自动跟踪系统。

太阳能自动跟踪系统

太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、丰富，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。但太阳能利用效率低，这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及，如何提高太阳能利用装置的效率，始终是人们关心的话题，太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径，从而大大提高了太阳能的利用效率。

跟踪太阳的方法可概括为两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便；缺点是受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，会导致跟踪装置无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。

而视日运动轨迹跟踪的优点是能够全天候实时跟踪，所以本设计采用视日运动轨迹跟踪方法和双轴跟踪的办法，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳的全天候跟踪。该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置。该文主要从硬件和软件方面分析太阳自动跟踪系统的设计与实现。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省