基于摄像头的目标跟踪系统设计

目标跟踪定位模拟系统设计

在雷达和声纳目标识别与定位课程的教学过程中，如果通过演示实验直观地展示给学生并加以讲解，有助于学生能够更深入地理解雷达和声纳目标识别与定位的工作原理。基于此需要，本文介绍一款目标跟踪定位模拟系统的设计方法，该系统采用的是红外光来模拟微波或超声波，然后通过控制电路来模拟以扫描的方式进行目标跟踪定位。

一、结构与原理

系统结构框图如图1所示：

图1

系统的核心部件是单片机，由一个主机和两个从机构成，从机的作用是测控，主机作用是数据处理和显示。从机其它部分由光敏管、步进电机和38KHz发光电路组成，主机外围电路有数码管及其显示驱动控制电路。

步进电机和光电探头的安装方式以及光电对管探测物体的原理如图2所示，光电探头固定在步进电机的转动轴端，光电探头采用红外光电对管。步进电机的步进角一般为1.8度，即转一周需要200步进数才能完成。步进电机的励磁方式有：单相励磁、双相励磁和单-双相励磁方式，后一种励磁方式每一步的旋转角度为前两种的一半，即每步约为1度。本系统采用的是后一种。

主从机之间连接采用串行口通信的多机通讯方式，从机要与主机通讯时，先呼叫主机，等待主机应答，然后主机发出接受信号，从机则把数据通过串口传送给主机，主机则对两个从机发送来的角度数据进行处理，经软件算法运算后送给数码管显示。

图2 图3

目标跟踪定位的原理如图3所示，规定以两对光电对管所在直线为参考坐标系的横坐标，两对光电对管的距离为m，而物体相对于两个光电对管所在直线的垂直距离为h，定为纵坐标。根据图3的标示，有tanB=h/b,tanA=h/a。那么则有h=tan B×b=tanA×a,推得b=h/tanB,a=h/tanA,由于有a+b=m,则m=(h/tanB)+(h/tanA),于是可得

h=tanA·tanB·m/(tanA+tanB)。以两对光电对管所在直线为起始，步进电机从起始位置开始扫描，在扫描的过程中，步进电机每转一步，通过软件计数一次，即1度，步进电机继续转动计数累加。当光敏管感应到反射光时，则步进电机停止转动，单片机所计数的数据即为角度A、B，然后从机把数据送入主机，主机根据算法算出h、a或者b，于是得到（a,h）或者(b,h)，把这数据组送给数码管以横纵坐标方式显示出来。

三、软件设计

软件设计有主机程序和从机程序，从机程序主要有控制步进电机步进扫描子程序，外部中断判断子程序，计数子程序和与主机的数据通讯子程序。主机程序则有数据通讯子程序，数据运算处理子程序和显示控制子程序。程序用C语言编写则相对简单，用判断语句和跳转语句即可实现。

图6

吴志海

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