[发明专利]一种基于粒子群优化的光电设备跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群优化的光电设备跟踪控制方法，采用盲寻优的方式，最后收敛输出结果不受系统装配误差和环境引入误差影响，可实现高精度跟踪控制；该方法特别适用于复合轴跟踪系统，无需进行复杂坐标变换计算执行机构运动角度，用于嵌入式光电跟踪系统中，实时性好，可大幅提高光电跟踪带宽。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种基于粒子群优化的光电设备跟踪控制方法。

背景技术

光电实时跟踪系统是光、机、电、控制和信号处理一体化系统集成装置，是利用光电探测器件作为敏感元件，利用机电控制保持探测器视轴稳定，从而实现跟踪装置对目标的捕获、跟踪、瞄准和稳定功能。目前目标运动速度随着技术发展越来越快，跟踪过程中随着目标距离的不断减小，跟踪动态滞后不可避免。与此同时，为了实现目标的大范围搜索捕获，一般采用复合轴跟踪方式，通过转台对目标进行大范围搜索，将目标成像在视场中心，复合轴跟踪系统探测器视场中心一般与伺服机构水平轴、俯仰轴交点不重合，需要进行多次坐标转换将探测器上目标位置换算得到伺服机构转动角度，计算复杂，实时性不高。此外，光电实时跟踪系统装载载体状态的变化、振动和风阻等诸多因素会给光电探测系统带来环境扰动，造成视轴指向不稳定，而且扰动带宽较高，导致对目标的自动识别与动态跟踪误差增大，降低系统跟踪目标的能力，需要实时对目标位置进行校正。因此，必须采用一定的控制算法保证跟踪精度、跟踪带宽和实时性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于粒子群优化的光电设备跟踪控制方法，可以提高光电跟踪设备对动态目标的跟踪精度和响应性能。

一种光电设备跟踪控制方法，包括如下步骤：

步骤一、用t表示迭代次数，t的初值设为0；

随机初始化一个由N个粒子组成的二维种群，每个粒子对应一个二维向量：

其中，N至少取2；i表示粒子序号，i的取值在1～N之间，x^t_i,y^t_i表示第t次迭代中执行机构在方位和俯仰方向转动角度；依次将生成的粒子作为输入控制执行机构转动，目标在探测器上成像后，记录每个粒子对应的目标在探测器上的位置：

步骤二、以目标在探测器上的位置与探测器中心距离的平方构造评价函数；计算得到每个粒子对应评价函数的最小值，最小值对应的粒子作为全局最优粒子，全局最优粒子对应的方位和俯仰角度即为全局最优值；将第t次迭代中确定的全局最优值记做Pgb^t；对于每一个粒子，将当前迭代计算得到上一次迭代计算中的评价函数进行比较，小值对应的方位和俯仰方向转动角度为该粒子的局部最优值，将第i个粒子在第t次迭代确定的局部最优值记为Plb^t_i；

步骤三、根据上一次迭代运算获得的全局最优值和局部最优值更新粒子群，更新方式如下：

V_i^t+1＝W×V_i^t+c₁×rand₁×(Plb_i^t-P_i^t)+c₂×rand₂×(Pgb^t-P_i^t)

P_i^t+1＝P_i^t+V_i^t+1