王為周，林 密

（連云港遠(yuǎn)洋流體裝卸設(shè)備有限公司,江蘇 連云港 222062）

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)是連續(xù)跟蹤并測量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡參數(shù)的系統(tǒng)。提供運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間定位、姿態(tài)、結(jié)構(gòu)行為和性能，是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的多功能和高精度的跟蹤和測量手段。自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)可提供運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間定位、姿態(tài)、結(jié)構(gòu)行為和性能，是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的多功能和高精度的跟蹤和測量手段。

1 自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)兩部分，控制系統(tǒng)主要作用是跟蹤太陽，根據(jù)跟蹤方式的不同判斷或運(yùn)算太陽的位置，并將信息轉(zhuǎn)變成執(zhí)行指令，目前我國公認(rèn)的最為精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)是視日軌跡跟蹤系統(tǒng)、基于數(shù)字圖像處理自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、混合跟蹤系統(tǒng)和光電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)幾大類。執(zhí)行結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果將太陽位置轉(zhuǎn)化成信號發(fā)送或直接根據(jù)信號完成指令的發(fā)布并操作，它是調(diào)整平臺跟蹤結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性部分，運(yùn)行直接與系統(tǒng)跟蹤精度相關(guān)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)通常由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行電機(jī)兩部分組成。

2 方位傳感器的設(shè)計(jì)方式

2.1 方案的選擇

計(jì)算離地位置確定太陽位置，然后機(jī)械傳動(dòng)會(huì)將太陽電池板調(diào)至和太陽光線垂直的位置。把兩個(gè)光敏元件兩兩人字形排列，測量光敏元件的電壓差，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠面向太陽。光敏傳感器的一致性極好，并隨時(shí)間推移元件極易漂移，降低傳感器精度，陰天時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)太陽位置進(jìn)行計(jì)算，并將信號傳遞和執(zhí)行，晴天時(shí)系統(tǒng)利用光學(xué)傳感器跟蹤，該傳感器不僅具有電路簡單的特性，同時(shí)傳感器跟蹤的進(jìn)度和抗干擾性能也極佳，因此在機(jī)械行業(yè)中多采用此類設(shè)計(jì)方案。

2.2 傳感器設(shè)計(jì)的原理

管狀傳感器管子和光線呈平行態(tài)勢時(shí)光線能射進(jìn)管子底部，扇形傳感器光線沿扇形平面射入光線，在扇形和管狀傳感器底部均設(shè)置光敏三極管，其目的是檢測有無光線射入傳感器底部，工作過程中機(jī)械裝置能夠帶動(dòng)傳感器先在垂直扇形平面的水平方向掃描，扇形傳感器如檢測出光時(shí)就可確定太陽水平方位，然后沿扇面垂直方向掃描，傳感器一旦檢測出光時(shí)就可以確定太陽高度角，將太陽方位傳遞給控制結(jié)構(gòu)。

2.3 設(shè)計(jì)尋找太陽方位程序的方法

掃描控制傳感器垂直方向和水平方向，直至傳感器檢測出太陽方位，掃描時(shí)首先應(yīng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，掃描水平方向并檢測出扇形傳感器態(tài)勢，如扇形傳感器的輸出信號是1，則表示傳感器檢測到太陽方位。然后沿著垂直方向繼續(xù)掃描，在掃描過程中同時(shí)檢測傳感器的態(tài)勢，防止意外事故的發(fā)生而導(dǎo)致傳感器偏移，無法準(zhǔn)確查找到太陽的方位，采用該方式能夠使傳感器的掃描時(shí)間縮短，提高傳感器工作效率。

2.4 手段調(diào)試檢測程序的設(shè)計(jì)方式

程序在系統(tǒng)內(nèi)部安裝，安裝是需調(diào)整傳感器檢測系統(tǒng)和初始位置，排查故障，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)符合實(shí)際情況，啟動(dòng)程序時(shí)按下2鍵進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，此時(shí)按住1鍵調(diào)試水平電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況，按住2鍵控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中黃安琪位置會(huì)實(shí)時(shí)傳遞到上位機(jī)并將結(jié)果顯示出來，只有復(fù)位系統(tǒng)時(shí)才可以退出調(diào)試狀態(tài)。

3 太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)于機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用

電視跟蹤系統(tǒng)采用電視攝像機(jī)作為探測器，電視攝像機(jī)對視場內(nèi)目標(biāo)像進(jìn)行光柵掃描，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。全掃描目標(biāo)像后經(jīng)過計(jì)算，算出目標(biāo)像的矩心作為目標(biāo)跟蹤點(diǎn)，稱為矩心跟蹤；算出幀間目標(biāo)像的相關(guān)函數(shù)，選取相關(guān)系數(shù)最大點(diǎn)或者按照幀間目標(biāo)像的匹配算法算出匹配函數(shù)最大點(diǎn)作為目標(biāo)跟蹤點(diǎn)，稱為相關(guān)跟蹤。

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)信息處理由簡單處理向圖像信息處理方向發(fā)展，由點(diǎn)跟蹤向點(diǎn)跟蹤和圖像處理技術(shù)相結(jié)合方向發(fā)展,充分利用目標(biāo)圖像信息,提高抗干擾性能。電視跟蹤器產(chǎn)生多個(gè)窗口，能同時(shí)跟蹤視場內(nèi)數(shù)字目標(biāo)。多目標(biāo)跟蹤采用先求出各個(gè)目標(biāo)中心，然后求出多個(gè)目標(biāo)中心形成多邊形的中心進(jìn)行跟蹤，也能由人工指定需要的某個(gè)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。

光學(xué)跟蹤的探測器向固態(tài)多元器件發(fā)展，線陣和面陣的可見光和紅外電荷耦合器件的出現(xiàn)，提高了可靠性。光學(xué)跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低、功耗少、體積小和重量輕、隱蔽性好、角分辨率高和抗干擾性好；缺點(diǎn)是受大氣影響大，不能全天候工作。

跟蹤系統(tǒng)是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的。激光發(fā)射系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射激光束，由目標(biāo)的表面漫反射或裝在目標(biāo)上的角反射器反射回來激光信號，經(jīng)接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成比例于目標(biāo)偏離光軸的角位置誤差的電信號，送給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)跟蹤架，使跟蹤架上光學(xué)系統(tǒng)對準(zhǔn)目標(biāo)。激光跟蹤系統(tǒng)同無線電跟蹤系統(tǒng)一樣，靠接收本身發(fā)射能量來跟蹤目標(biāo)，又稱主動(dòng)式跟蹤系統(tǒng)。接收探測器采用光電倍增管、硅光電二極管和光電雪崩二極管。

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，其能源獲取方式較為便捷，光電能量的轉(zhuǎn)換裝置較為簡單，太陽能電池板的主要功能是利用砷化鎵片和半導(dǎo)硅片將太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，可是此類方式的支持時(shí)間較為有限，在操作過程中主要仍依靠太陽能電池板轉(zhuǎn)換電能，此類方式當(dāng)前在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)較為常見。環(huán)境和目標(biāo)特性多樣化，使得自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用多傳感器，有無線電的,也有光學(xué)的,互補(bǔ)長短。同時(shí)增加識別能力，各傳感器依置給度不同進(jìn)行自動(dòng)切換，構(gòu)成智能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。

4 小結(jié)

研究自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用能夠提高機(jī)械生產(chǎn)效率，可以滿足機(jī)械生產(chǎn)過程中的能源需要，亦可將其應(yīng)用在庭院燈、路燈的設(shè)計(jì)與制造中，其開發(fā)前景和使用價(jià)值極高，值得相關(guān)工作人員大力研究。

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