目标运动闭环跟踪模拟系统
基于HLA信号级火控雷达目标跟踪系统仿真
基于HLA信号级火控雷达目标跟踪系统仿真
肖强;李孝玉;黄世银;魏晗;徐衎
【期刊名称】《计算机系统应用》
【年(卷),期】2016(025)002
【摘要】目标跟踪作为火控雷达的一种重要工作模式,同时是火控系统的首要任务.本文基于HLA构建了可扩展、可重用的火控雷达信号级目标跟踪仿真系统.依据火控雷达闭环、连续跟踪与自动测量特点,从信号级仿真出发,通过火控雷达跟踪系统中天线模块、接收机与信号处理模块、控制系统模块的有机结合,完成动态目标跟踪仿真过程.结果表明仿真系统能逼真有效完成火控雷达目标跟踪仿真,对火控雷达训练模拟系统设计与雷达电子战系统评估研究中有一定的参考价值.
【总页数】4页(P268-271)
【作者】肖强;李孝玉;黄世银;魏晗;徐衎
【作者单位】中国人民解放军63981部队,武汉430311;中国人民解放军63981部队,武汉430311;中国人民解放军63981部队,武汉430311;中国人民解放军63981部队,武汉430311;中国人民解放军63981部队,武汉430311
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于HLA的火控雷达网融合控制系统仿真研究 [J], 李成玉;杜伟明;彭建怡;张文泉
2.基于HLA的CTCS-3级列控系统仿真及可行性分析 [J], 韦启盟;庞彦知;陈建球
3.基于HLA的机载火控雷达对抗仿真监控系统 [J], 孙伟强;皮亦鸣;曹宗杰
4.基于 HLA的火控雷达网反侦察仿真系统的开发 [J], 陈兴凯;韩壮志;封吉平;李成玉
5.基于HLA的战术级装备保障系统仿真 [J], 刘俊杰;冀亚林;刘滨
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目标跟踪系统
目标跟踪系统目标跟踪系统（Object Tracking System）是一种能够自动检测、追踪和跟踪运动目标的计算机系统。
目标跟踪系统由一个或多个传感器，例如摄像机或雷达，一个目标检测算法和一个目标跟踪算法组成。
它广泛应用于许多领域，包括视频监控、智能交通系统和无人驾驶车辆。
目标跟踪系统的核心任务是从传感器获取的输入数据中提取目标并预测它们的运动轨迹。
目标检测算法通常使用计算机视觉技术，例如模板匹配、颜色分割和特征提取，来检测输入图像中的目标。
一旦目标被检测到，目标跟踪算法将对目标进行跟踪，通过连续观察目标在每一帧中的位置，速度和加速度等信息，预测目标的未来位置。
目标跟踪系统的性能取决于目标检测和目标跟踪算法的准确性和效率。
现代目标检测算法通常基于深度学习技术，例如卷积神经网络（CNN），能够在复杂背景和遮挡的情况下准确地检测目标。
目标跟踪算法则使用过滤器或轨迹预测方法，例如卡尔曼滤波器或粒子滤波器，来估计目标的状态并跟踪目标。
目标跟踪系统还可以通过使用多个传感器来提高跟踪性能。
多传感器融合技术可以结合不同传感器的信息，例如摄像机和雷达，来提供更准确和鲁棒的目标跟踪结果。
例如，摄像机可以提供目标的外观信息，而雷达可以提供目标的位置和速度信息。
通过融合两种传感器的信息，可以更好地跟踪目标，避免诸如光照变化和遮挡等困难。
随着计算机硬件和计算能力的提高，目标跟踪系统已经取得了显著的进展。
现代目标跟踪系统不仅能够准确地跟踪单个目标，还能够同时跟踪多个目标，并进行目标重识别和目标分类等复杂任务。
这些进展为实现自动驾驶车辆、智能交通系统和智能安防系统等应用奠定了基础。
综上所述，目标跟踪系统是一种能够自动检测、追踪和跟踪运动目标的计算机系统。
它利用传感器和算法来提取目标并预测它们的运动轨迹，广泛应用于视频监控、智能交通系统和无人驾驶车辆等领域。
随着技术的不断发展，目标跟踪系统将继续迎来更多的创新和应用。
基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现
基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 国内外研究现状及发展动态 (5)二、相关工作与技术基础 (6)2.1 OpenMV摄像头介绍 (8)2.2 目标检测与跟踪算法概述 (9)2.3 控制系统设计基础 (10)三、系统设计与实现 (12)3.1 系统总体架构设计 (13)3.2 图像采集模块设计 (15)3.3 目标检测与跟踪模块设计 (16)3.4 控制模块设计 (18)3.5 执行机构设计与实现 (19)四、实验与测试 (21)4.1 实验环境搭建 (22)4.2 实验方法与步骤 (23)4.3 实验结果与分析 (25)4.4 系统优化与改进 (26)五、总结与展望 (28)5.1 研究成果总结 (29)5.2 存在的不足与局限性 (30)5.3 对未来工作的展望 (32)一、内容概括本文档主要围绕基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统的设计与实现展开。
介绍了OpenMV摄像头的基本原理和功能，以及其在运动目标检测与追踪领域的应用前景。
系统阐述了设计思路与方法，包括硬件选型、软件架构设计、运动目标检测算法选择及实现等关键环节。
在硬件选型部分，我们选用了具备较高性能的OpenMV摄像头，并配置了相应的驱动程序，以确保其稳定运行。
在软件架构上，我们采用了分层设计思想，将系统划分为前端图像采集、中端图像处理与目标检测、后端控制与执行三个层次，以实现各模块之间的高效协同。
在运动目标检测方面，我们重点研究了基于OpenCV的运动目标检测算法，通过优化算法参数和提高计算效率，实现了对运动目标的快速准确检测。
我们还探讨了如何利用深度学习技术来进一步提升检测精度和鲁棒性。
在控制与追踪策略方面，我们根据运动目标的速度、方向等特性，设计了相应的PID控制器和模糊控制算法，以实现对摄像头的精确控制和稳定追踪。
《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》范文
《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》篇一一、引言随着科技的不断进步，智能监控系统在安全、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
其中，运动目标的检测与跟踪是智能监控系统中的关键技术之一。
本文旨在深入探讨智能监控系统中运动目标的检测与跟踪方法及其应用。
二、运动目标检测技术1. 背景与意义运动目标检测是智能监控系统的基础，其目的是从视频序列中提取出感兴趣的运动目标。
该技术对于后续的目标跟踪、行为分析、目标识别等具有重要意义。
2. 常用方法（1）基于帧间差分法：通过比较视频序列中相邻两帧的差异，检测出运动目标。
该方法简单有效，但易受光照变化、噪声等因素影响。
（2）基于背景减除法：利用背景模型与当前帧进行差分，从而提取出运动目标。
该方法对动态背景具有较好的适应性，但需要预先建立准确的背景模型。
（3）基于深度学习方法：利用深度学习技术对视频进行目标检测，如基于卷积神经网络的目标检测算法。
该方法具有较高的检测精度和鲁棒性。
三、运动目标跟踪技术1. 背景与意义运动目标跟踪是在检测出运动目标的基础上，对其在连续帧中的位置进行估计和预测。
该技术对于提高监控系统的实时性和准确性具有重要意义。
2. 常用方法（1）基于滤波的方法：如卡尔曼滤波、粒子滤波等，通过建立目标运动模型，对目标位置进行预测和更新。
（2）基于特征匹配的方法：利用目标的形状、颜色等特征，在连续帧中进行匹配，从而实现目标跟踪。
（3）基于深度学习的方法：利用深度学习技术对目标进行识别和跟踪，如基于孪生神经网络的目标跟踪算法。
该方法具有较高的跟踪精度和鲁棒性。
四、智能监控系统中运动目标检测与跟踪的应用1. 安全监控领域：通过智能监控系统对公共场所、住宅小区等进行实时监控，及时发现异常情况，提高安全性能。
2. 交通管理领域：通过智能监控系统对交通流量、车辆行为等进行实时监测和分析，为交通管理和规划提供支持。
3. 医疗领域：在医疗领域中，智能监控系统可以用于病人监护、手术辅助等方面，提高医疗质量和效率。
基于视觉预测的运动目标实时跟踪系统
3
实验（Experiments）
3.1 基于视觉预测的运动控制实验 在图 2 所示的小球平台系统上，对本文提出的 基于最小二乘法预测的目标跟踪方法与全运动区域 搜索的目标跟踪法进行了对比验证．实验的目标是 使自由滚动的小球在任意选择位置稳定．该基于视 觉伺服的自由滚动小球定位实验平台可以分为 3 部 分：由小球和双轴平台组成的机构本体、由高速摄 像头和图像采集卡组成的视觉传感器和由 PC 机与 DSP 控制板组成的运动控制器．该系统组成如图 3 所示．
存在各种噪声，如高斯噪声、椒盐噪声等．如果噪 声影响到后续的目标信息抽取，则应采取滤波的方 法消除这些噪声，滤波方法应根据图像中噪声的类 型选取，线性滤波如高斯滤波可消除高斯噪声，非 线性滤波如中值滤波可消除椒盐噪声．在得到质量 较好的图像后，目标物体位置信息抽取应根据实际 情况采用相应的方法， 在前景与背景对比度较大时， 直接的阈值操作往往就能得到目标物体的位置信 息，在目标物体形状或颜色变化不大时，模型比对 也能取得很好的效果．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（60935001， 60675041） ； 教育部新世纪优秀人才计划资助项目（NCET-06-0398） ． 通讯作者：钟建冬， jdzhong@ 收稿／ 录用／ 修回：2009-07-24/2010-01-07/2010-03-28
第 32 卷第 4 期
A Real-time Moving Object Tracking System Based on Visual Prediction
ZHONG Jiandong ，SU Jianbo
(Research Center of Intelligent Robotics, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)
运动目标控制与自动追踪控制系统设计流程
运动目标控制与自动追踪控制系统设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》范文
《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》篇一一、引言随着科技的快速发展，智能监控系统在各个领域得到了广泛应用。
其中，运动目标的检测与跟踪是智能监控系统的核心技术之一。
本文将详细探讨智能监控系统中运动目标的检测与跟踪技术，包括其基本原理、应用场景、算法实现以及面临的挑战和未来发展方向。
二、运动目标检测与跟踪的基本原理运动目标检测与跟踪是利用计算机视觉和图像处理技术，从监控视频中提取出运动目标，并对其进行连续跟踪的过程。
其基本原理包括运动目标检测、特征提取、目标匹配与跟踪等步骤。
1. 运动目标检测：通过分析视频序列中的像素变化，检测出运动目标。
常用的方法包括背景减除法、光流法、帧间差分法等。
2. 特征提取：从检测到的运动目标中提取出有用的特征信息，如形状、颜色、纹理等。
这些特征信息将用于后续的目标匹配与跟踪。
3. 目标匹配与跟踪：利用提取的特征信息，在连续的视频帧中对运动目标进行匹配与跟踪。
常用的算法包括基于滤波的方法、基于模型的方法、基于深度学习的方法等。
三、运动目标检测与跟踪的应用场景运动目标检测与跟踪技术在智能监控系统中有着广泛的应用场景。
以下是几个典型的应用场景：1. 交通监控：通过检测与跟踪道路上的车辆和行人，实现交通流量统计、违章行为识别等功能。
2. 公共安全：在公共场所安装监控系统，实时检测与跟踪可疑人员，提高安全防范能力。
3. 智能安防：通过检测与跟踪家庭或企业的出入人员，实现智能安防报警功能。
4. 体育赛事：在体育赛事中，通过检测与跟踪运动员的轨迹，为教练员提供实时数据分析，帮助制定更科学的训练计划。
四、算法实现运动目标检测与跟踪的算法实现主要包括以下几个步骤：1. 预处理：对原始视频进行去噪、增强等预处理操作，提高后续处理的准确性。
2. 运动目标检测：采用背景减除法、光流法或帧间差分法等方法，从视频中检测出运动目标。
3. 特征提取：从检测到的运动目标中提取出有用的特征信息，如形状、颜色、纹理等。
体育运动闭环控制系统的例子
体育运动闭环控制系统的例子体育运动是人们为了强身健体、增强体质而进行的一系列身体活动。
为了使运动更加高效和科学，许多体育运动闭环控制系统被设计和应用在不同的运动领域中。
本文将通过几个例子介绍体育运动闭环控制系统的运作原理和实际运用。
篮球运动闭环控制系统篮球是一项需要快速反应和准确判断的体育运动。
为了提高球员的技术水平和战术能力，许多篮球闭环控制系统被设计和应用。
首先，篮球运动闭环控制系统需要通过高清晰度摄像机和图像处理技术来实时捕捉和分析场上的比赛情况。
比如，系统可以实时追踪球员的移动和球的轨迹，同时记录运动员的技术数据和战术指标。
其次，通过数据传输和云计算技术，系统将收集到的数据发送给教练员和球队分析师。
他们可以通过分析这些数据来理解球员的表现和对手的战术特点。
同时，系统可以根据球员的表现和对手的战术情况，提供实时的建议和指导，帮助球员调整战术和提高技术水平。
最后，系统还可以通过虚拟现实技术提供实时的比赛画面和训练场景，让球员在虚拟环境中进行训练和比赛模拟，提高他们的反应速度和技战术能力。
田径运动闭环控制系统田径运动包括各种跑、跳、投项目，运动员需要在短时间内发挥出最佳水平。
为了提高运动员的成绩和训练效果，田径运动闭环控制系统被广泛应用。
系统中的传感器可以实时测量运动员的速度、步频、步幅等关键指标。
这些数据可以通过无线传输技术传送到计算机中进行实时分析。
系统还可以通过虚拟现实技术，提供不同比赛场地的虚拟模拟，让运动员在训练时更好地适应实际比赛环境。
此外，系统还可以通过模拟不同的天气和地形条件，帮助运动员调整比赛策略和训练计划。
游泳运动闭环控制系统游泳是一项需要高度技术和精确控制的运动。
为了帮助游泳运动员提高技术水平和节奏感，游泳闭环控制系统被广泛使用。
系统中的传感器可以实时监测游泳者的游泳速度、姿势、呼吸频率等数据，并将这些数据传输到计算机中进行分析。
系统可以通过虚拟现实技术，提供多样的游泳场景和训练模拟。
基于射表拟合的弹丸运动模型
・ ｌ・ ３
图 ２ 弹 丸 运 动模 型程 序 流 程 图
将 弹丸按 某 一射 击诸元 发射 ，弹 迹仿 真程 序输 出弹迹如 图 ３ 示 。弹丸 距离 变化 如 图 所
３ ａ 示 ，弹丸 的俯 仰角 变化 如 图 ３ ｂ所 示 ，弹丸 的方 位角 变化 如 图 ３ ｅ所 示 。由 图 ３可 －所 － － 以看 出 ，输 出 的仿 真 结果 完合 符合射 表 ，误差 只包括射 表拟 合误 差 和计算舍 入误 差 ，在实 际应用 过程 中 ，基本 可 以忽略 不计 。
要 对弹 丸 的运 动进 行跟 踪 、滤 波和 预测 。火炮 弹 丸 的运 动不 同 于一 般 意义 上 的机动 目标 。 弹 丸的运 动 中没有 人 为 的机 动 。并 且 其运 动规律 在外 弹道 学 中 已经 被深 入研 究过 。可 以用
一
个 微分 方程 组 来精 确描述 。另外 ，由于弹丸 是 由我方 发射 的 。并 且是 在火 控 系统 的控制
之 下瞄准 空 中某 一 目标射击 的 ，因此 弹丸 运动 的参数 不 是 随机 的 ，而是严 格 地 限制在某 个
范 围 。这 个变 化 范 围包 括 了武器 系统 本身 的误 差 和一些 随机 因素 的影 响 。闭环校 射是 实 时 进行 的 。又 不能 给火 控 系统 和火 控雷 达 的处理 机增 加太 大 的计算 负担 。因此 要求 对弹 丸运 动 的滤 波和 预测算 法 计算量 要 小 ，精 度要 高 。模拟 计算 表 明 ，微 分方 程形式 的弹丸运 动数 学 模型 不能 满足 要求 ，那 么建 立一种 既 满足 闭环 校射精 度要 求 ，又便 于火 控 系统实 时处 理
围内保 持精 度 。往往 不 能对弹 丸 的运动 进行 稍大 范 围的预 测 。弹道 方程无 论 是质点 弹道 方
《闭环电子控制系统的设计和应用导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《闭环电子控制系统的设计和应用》导学案导学目标：1. 了解闭环电子控制系统的基本原理和组成结构。
2. 掌握闭环电子控制系统的设计方法和应用技巧。
3. 能够运用闭环电子控制系统解决实际问题。
导学内容：一、闭环电子控制系统的基本原理1. 闭环电子控制系统是指通过传感器采集反馈信号，经过控制器进行处理后，再通过执行器对被控对象进行调节的一种控制系统。
2. 闭环系统的优点是能够实时监测被控对象的状态，并根据反馈信号对其进行调节，使系统稳定性和精度更高。
二、闭环电子控制系统的组成结构1. 传感器：用于采集被控对象的状态信号，将其转换成电信号传输给控制器。
2. 控制器：对传感器采集的信号进行处理和分析，根据设定的控制策略生成控制信号。
3. 执行器：接收控制器输出的控制信号，对被控对象进行调节，实现系统的闭环控制。
三、闭环电子控制系统的设计方法1. 确定控制目标和性能指标：明确系统需要实现的控制目标和要求的性能指标。
2. 选择合适的传感器和执行器：根据被控对象的特性和控制要求选择适合的传感器和执行器。
3. 设计控制器：根据系统的动态特性和控制要求设计合适的控制器，选择合适的控制算法。
4. 调试和优化：对闭环系统进行调试和优化，确保系统稳定性和性能达到要求。
四、闭环电子控制系统的应用技巧1. 实时监测和调节：通过传感器实时监测被控对象的状态，根据反馈信号及时调节控制器输出的控制信号。
2. 参数优化和自适应控制：根据系统运行情况对控制器参数进行优化调整，实现自适应控制。
3. 故障诊断和容错处理：设计系统故障诊断机制，对系统故障进行及时处理，保证系统正常运行。
导学任务：1. 阅读相关教材和资料，了解闭环电子控制系统的基本原理和组成结构。
2. 设计一个闭环电子控制系统，包括传感器、控制器和执行器，并模拟系统运行过程。
3. 分析闭环电子控制系统的应用途景，探讨其在工程领域的实际应用。
导学反思：通过本次导学，学生将深入了解闭环电子控制系统的设计和应用，掌握系统的基本原理和组成结构，提高学生的工程实践能力和创新思维。
基于双闭环PD控制的VTOL飞行器轨迹跟踪控制方法
基于双闭环PD控制的VTOL飞行器轨迹跟踪控制方法张妍【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2018(033)004【摘要】为解决垂直起降VTOL飞行器的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于双闭环PD控制的轨迹跟踪控制方法.建立了VTOL飞行器的简化动力学模型,将轨迹跟踪系统分解为位置跟踪系统和姿态跟踪系统;构建了基于位置外环和姿态内环的双闭环PD控制结构,设计了基于前馈补偿的PD控制器;通过快速内环的控制算法保证了系统的稳定性.仿真结果表明,该方法简化控制系统的设计过程,保证VTOL飞行器能够快速准确跟踪给定轨迹,满足欠驱动VTOL飞行器的轨迹跟踪需求.%In order to solve the trajectory tracking control problem of Vertical Take-off and Landing(VTOL) aircraft,a trajectory tracking control method based on double closed-loop PD control is proposed.The simplified dynamics model of VTOL aircraft is established,and the trajectory tracking system is decomposed into position tracking system and attitude tracking system.Double closed-loop PD control structure based on position outer loop and attitude inner loop is constructed,and the PD controller based on feedforward compensation is designed.The fast inner loop control algorithm is used to guarantee the stability of the system.Simulation results show that the above method can simplify the design process of the trajectory tracking control system.The method ensure that the VTOLaircraft can track a given trajectory quickly and accurately,and meet the trajectory tracking requirements of underactuated VTOL aircraft.【总页数】4页(P26-29)【作者】张妍【作者单位】太原学院机电工程系,太原030032【正文语种】中文【中图分类】TP273;V249.122+.3【相关文献】1.基于自适应浸入与不变的VTOL飞行器跟踪控制 [J], 邹立颖;苗凤娟;陶柏睿2.基于非线性干扰观测器的VTOL飞行器跟踪控制 [J], 邹立颖;李惠光;李国友3.基于分层滑模控制的VTOL飞行器轨迹跟踪 [J], 邹立颖;苗凤娟;朱磊;陶佰睿4.VTOL飞行器有限时间轨迹跟踪控制 [J], 邹立颖;王红艳;苗凤娟;王艳春5.基于改进双闭环滑模算法的飞行器轨迹跟踪研究 [J], 向旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
运动目标自动跟踪系统的控制平台设计
摘
要 ： 对人体 运动 目标 的 自动 实时跟踪 ， 过对 现有 的 云 台跟 踪 系统 的 比较 ， 针 通 设计 了一 种新
的适 用 于室 内的运动摄 像 头 自动跟 踪运动 人体 目标 的闭环控 制 系统 ，整 个 系统 由图像 采 集摄像
机、 控制计算机 、 于 Ｐ ９ ５ 的单片机 系统和步进 电机 ４部分组成 ， 基 ８Ｖ １ 系统小巧实用、 稳定可靠、
价格低 廉． 实现 跟踪 系统的稳 定性 ， 出了基 于极 坐标 下的模 糊控 制 跟踪 运动 目标． 为 提 实验 结果表
明 ， 系统在 实际应 用 中能 实时 自动跟 踪 室 内运动人 体 目标 ， 本 完成对 运动 目标的安 全监控 ． 关 键词 ： 自动跟 踪平 台 ； ８Ｖ １ 步进 电机 ： Ｐ９ ５ ； 模糊 控制
中图分 类号 ： Ｐ ９ Ｔ３１ 文献标 识码 ： Ａ
Ｔｈ ｓｇ ｎ ｔ ｅ Ｃｏ ｔｏ ａ ｆ ｒ ｆＡｕ ｏ ａ ｉ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｎ ｒ ｌ Ｐｌ ｔ ｍ ｏ ｔ ｍ ｔ ｏ ｃ
Ｍ ｏ ｉ ｎ Ｔｒ ｃ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｔ ａ ｋ ｎ ｙ ｔｍ ｏ
文章编 号 ：０ ７ １ ２ （０ ８ ０ — ０ ０ ０ １０ — ２ ９ ２ ０ ）４ ０ １ — ３
运动 目标 自动跟踪系统的控制平台设计
黄 绿娥１， 李 平康 ．
（． １ 北京交通大学机 械与 电子 ４ ２江西理工大学应用科学学院 ， 江西 赣州 ３ １０ ） ４ ０ ０
Ｏ 引 言
基 于视 觉 的跟踪 与视 频监 控是 近 年来 备受 关 注 的多 学科 交叉 课题 ， 它融 合 了 图像处 理 、 式 识 模
别、 人工智能、 自动控制以及计算机等多学科领域的 先进技 术 ． 复杂背景 下运动人体 图像 的检测 与跟踪 是当前计算机视觉研究领域中的热点与难点 ， 它在 机器人视 觉 、 可视预警 、 机器导航 、 通管理 、 交 多媒体 教学及安全监控等领域有着广泛的应用 ， 同时也是 各种 后续 高级处理 如 目标 分类 、 为识 别与理 解 等 行 的基础． 本文研究如何建立一个在复杂的运动环境 下检 测与 自动跟踪 运动人 体 目标 的跟踪 系统 ， 使运
南航820自动控制原理
南航820自动控制原理南航820是一种具有高性能和可靠性的自动控制系统，广泛应用于航空航天、船舶、汽车和工业机械等领域。
该系统采用先进的控制技术，能够实现对目标物体的自动跟踪、定位、控制和调节，提高了设备的效率和精度，减少了人工操作的繁琐和误差，具有广泛的应用前景和市场潜力。
南航820自动控制原理涉及到控制系统的结构、原理、设计方法和应用技术等内容，是自动化技术研究的重要领域之一。
本文将以南航820为例，介绍自动控制原理的基本概念和技术特点，探讨其在不同领域的应用和发展趋势，为读者深入了解自动控制技术提供参考。
一、南航820自动控制系统的结构南航820自动控制系统由传感器、执行器、控制器和通信网络等组成，其中传感器用于采集目标物体的实时信息，执行器用于执行控制操作，控制器用于分析数据和生成控制信号，通信网络用于传输信息和控制指令。
这些部件通过一定的连接方式和工作流程协同工作，实现对目标物体的实时监测和控制，达到预定的目标或任务。
（一）传感器传感器是自动控制系统的重要组成部分，用于检测和采集目标物体的参数信息，如位置、速度、温度、压力等。
根据传感器的工作原理和测量方式不同，可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器直接接触目标物体进行测量，精度高但易受干扰；非接触式传感器通过无线方式或光学方式进行测量，适用于复杂环境和远程监测。
在南航820自动控制系统中，常用的传感器有位置传感器、速度传感器、压力传感器和温度传感器等，它们通过与执行器和控制器的连接，实现对目标物体的实时监测和反馈，为控制决策提供依据和支持。
（二）执行器执行器是自动控制系统的另一个关键组成部分，用于执行控制信号和完成控制任务。
执行器根据控制信号的大小和方向，转化为机械运动或电气动作，实现对目标物体的控制和调节。
根据执行器的类型和工作方式不同，可以分为机械执行器、液压执行器和电磁执行器等。
在南航820自动控制系统中，常用的执行器有电动执行器、液压执行器和气动执行器等，它们通过与控制器和传感器的协调配合，实现对目标物体的精确控制和运动调节，提高了设备的操作精度和生产效率。
基于视觉的目标跟踪控制系统研究
基于视觉的目标跟踪控制系统研究
RoboMaster作为全球首个射击对抗类的机器人比赛,吸引了数以万计科技爱好者的关注。
本文以实现RoboMaster战车对运动目标的自动识别与瞄准为目标,以机器人云台为研究对象,在传统目标检测与视觉跟踪技术的基础上,设计了视觉闭环的目标跟踪控制系统,实现对运动目标的随动跟踪。
主要研究内容如下:首先使用彩色阈值分割与边缘检测算法相结合的检测识别方法,实现对运动目标的识别;在Camshift跟踪算法的基础上,设计了Camshift与Kalman滤波融合的跟踪预测算法,通过实验验证了该算法在颜色干扰与遮挡情况下目标跟踪的准确性。
然后对随动平台进行软硬件设计,设计出基于STM32F417的战车云台运动控制板。
将控制板、云台以及图像处理端进行连接,完成基于视觉目标跟踪的位置伺服控制系统搭建。
设计了带边界的PID控制器,将图像处理端得到的运动目标像素偏差作为控制器的输入,输出控制指令到云台。
最后在搭建的实验平台上进行运动目标跟踪实验。
实验结果表明,所设计的系统具有较好的目标识别跟踪效果,验证了系统的有效性。
运动目标控制与自动追踪系统的比赛设计报告
运动目标控制与自动追踪系统的比赛设计报告1. 背景运动目标控制与自动追踪系统是一项关于运动目标控制与自动追踪的比赛。
该比赛的目标是设计并实现一个能够自动识别、追踪和控制运动目标的系统。
这个系统可以应用于各种领域，如无人机、机器人等。
2. 分析2.1 比赛要求在这个比赛中，参赛者需要设计一个系统，能够实时识别运动目标，并对其进行自动追踪和控制。
系统需要具备以下功能：1.目标识别：能够实时识别运动目标，包括物体的位置、速度等信息。
2.自动追踪：能够自动追踪运动目标，并保持目标在视野范围内。
3.控制系统：能够根据目标的位置和速度信息，实现对运动目标的控制，如调整无人机的飞行姿态等。
2.2 设计思路为了实现上述功能，我们可以采用以下设计思路：1.目标识别：使用计算机视觉技术，如图像处理、特征提取等方法，对输入的图像进行分析，识别出运动目标的位置、速度等信息。
2.自动追踪：根据目标的位置信息，设计算法实现自动追踪功能。
可以采用传统的控制算法，如PID控制器，或者使用深度学习方法，如卷积神经网络（CNN）等。
3.控制系统：根据目标的位置和速度信息，设计控制算法，实现对运动目标的控制。
可以使用传统的控制算法，如PID控制器，或者使用强化学习等方法。
2.3 实验结果在实验过程中，我们设计了一个运动目标控制与自动追踪系统，并进行了测试。
测试结果显示，我们的系统能够准确地识别运动目标，并实现自动追踪和控制。
系统的追踪精度和控制精度都达到了预期的要求。
3. 结果分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1.目标识别：我们使用的计算机视觉技术能够有效地识别运动目标，并提取出目标的位置、速度等信息。
这为后续的自动追踪和控制提供了准确的输入数据。
2.自动追踪：我们设计的追踪算法能够实现对运动目标的自动追踪，并保持目标在视野范围内。
追踪精度达到了预期的要求。
3.控制系统：我们设计的控制算法能够根据目标的位置和速度信息，实现对运动目标的控制。
运动闭环控制
运动闭环控制一、运动闭环控制的基本概念运动闭环控制是指在运动控制系统中，通过对反馈信号的采集和处理，实现对运动过程中位置、速度、加速度等参数的实时监测和调整，以达到精确控制运动过程的目的。
它主要包括位置闭环控制、速度闭环控制和加速度闭环控制三种方式。
二、位置闭环控制1. 位置反馈传感器位置反馈传感器是实现位置闭环控制的关键部件，它可以将机械系统当前位置信息转换成电信号，并送回到运动控制器中进行处理。
常用的位置反馈传感器有编码器、光栅尺等。
2. 位置误差计算在进行位置闭环控制时，需要将目标位置与当前实际位置之间的误差进行计算，以便于后续的调整。
通常采用PID算法来计算误差，并根据误差大小对系统进行调整。
3. 控制输出通过对误差进行计算，可以得到相应的输出信号，并通过电机驱动器将其转化为机械能输出。
这样就可以实现对机械系统精确的定位和移动。
三、速度闭环控制1. 速度反馈传感器速度反馈传感器是实现速度闭环控制的关键部件，它可以将机械系统当前的速度信息转换成电信号，并送回到运动控制器中进行处理。
常用的速度反馈传感器有霍尔传感器、电流传感器等。
2. 速度误差计算在进行速度闭环控制时，需要将目标速度与当前实际速度之间的误差进行计算，以便于后续的调整。
通常采用PID算法来计算误差，并根据误差大小对系统进行调整。
3. 控制输出通过对误差进行计算，可以得到相应的输出信号，并通过电机驱动器将其转化为机械能输出。
这样就可以实现对机械系统精确的调节和控制。
四、加速度闭环控制1. 加速度反馈传感器加速度反馈传感器是实现加速度闭环控制的关键部件，它可以将机械系统当前的加速度信息转换成电信号，并送回到运动控制器中进行处理。
常用的加速度反馈传感器有惯性导航仪、MEMS加速计等。
2. 加速度误差计算在进行加速度闭环控制时，需要将目标加速度与当前实际加速度之间的误差进行计算，以便于后续的调整。
通常采用PID算法来计算误差，并根据误差大小对系统进行调整。
体育运动闭环控制系统的例子
体育运动闭环控制系统的例子体育运动闭环控制系统是指通过传感器、控制器和执行器等组成的一套系统，实时监测和调节运动状态，以达到提高运动效果和保护运动员安全的目的。
下面是10个体育运动闭环控制系统的例子：1. 羽毛球运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的心率、步频和击球力度等指标，通过控制球拍的重量、平衡和弹性等参数，来实现对羽毛球运动的控制和调节，提高运动员的发力和击球准确性。
2. 足球运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的速度、加速度和身体姿势等指标，通过控制足球的气压、弹性和重量等参数，来实现对足球运动的控制和调节，提高运动员的传球和射门精准度。
3. 游泳运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的姿势、身体平衡和手臂动作等指标，通过控制泳衣的材质、水流和浮力等参数，来实现对游泳姿势和水流阻力的控制和调节，提高运动员的游泳速度和耐力。
4. 篮球运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的身高、体重和跳跃力等指标，通过控制篮球的弹性、重量和摩擦力等参数，来实现对篮球运动的控制和调节，提高运动员的进攻和防守能力。
5. 田径运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的步幅、步频和呼吸频率等指标，通过控制跑鞋的材质、重量和弹性等参数，来实现对田径运动的控制和调节，提高运动员的速度和耐力。
6. 乒乓球运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的手臂力度、球拍角度和球的旋转等指标，通过控制球拍的重量、平衡和摩擦力等参数，来实现对乒乓球运动的控制和调节，提高运动员的发球和接球能力。
7. 滑雪运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的重心、姿势和速度等指标，通过控制滑雪板的弯曲度、重量和摩擦力等参数，来实现对滑雪运动的控制和调节，提高运动员的转弯和平衡能力。
8. 跳水运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的起跳力度、姿势和入水角度等指标，通过控制跳水板的高度、弹性和角度等参数，来实现对跳水运动的控制和调节，提高运动员的旋转和入水技巧。
9. 自行车运动闭环控制系统：系统通过监测运动员的踩踏力度、速度和姿势等指标，通过控制自行车的齿轮比、车架刚度和空气阻力等参数，来实现对自行车运动的控制和调节，提高运动员的爬坡和下坡速度。
基于DM642的运动目标自动跟踪实验平台研制
踪模 块 的算 法进行 论述并 给 出实验结 果 。
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目标跟 踪作 为机 器视 觉领 域一 个非 常活跃 的分 支 ，融合 了图像处 理 、模式 识别 及计 算机应 用等 技
ｄ ｖｌｐｄ Ｔ ｅｓｆ ａｅｓｓ ｍ ｏ ｅｅｐｒ ｎ ｌ ｌ ｏｍ ｉｄ ｓ ｎ ｄｕｉｇｍ ｄｌ， ｅｐｉｃ ｌｓ ｆ ｂｅｔ ｅ ｃ ｏ ａ ｄｏ ｂ ｅｅ ｅ ． ｈ ｏｔ ｒ ｙｔ ｔ ｘ ｅｍｅｔ ａ ｒ ｅｉ ｅ ｓ ｏｅｓ ｔ ｒ ｉ ｅ ｊｃ ｄｔ ｔ ｎｂｓ ｎｓ － ｏ ｗ ｅ ｆｈ ｉ ａｐｔ ｆ ｓ ｇ ｎ ｈ ｎ ｐ ｏｏ ｅｉ ｅ ｕ
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中 国 激光 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＡＳＥＲＳ
文章编号：０２５８—７０２５（２００６）０６一０７４３一０５
Ｖｏｌ。３３＋Ｎｏ．Ｓ Ｊｕｎｅ，２００６
目标运动闭环跟踪模拟系统
葛戏良１’２，范国滨２，黄志伟２，何忠武２，李正东２，刘志强２， 吴剑涛２，万 敏２，路大举２，胡晓阳２，张 卫２，梁 正１
当甜＞ｏ时表示目标远离探测系统，并且有露。＞
蠢ｚ；警△ｒ＜ｏ时表示遐标接近探测系统，并且有ｄ，
＜如。因此，探测系统就可以判断目标沿其视轴的 运动方向。当目标翡尺寸已知霹，就哥以知道霹标 沿探测系统视轴的运动速度。
模拟装置的仿真对象是小目标的运动，系统的 设计体现了两个特点：１）小耀标；２）小腿标的二维 运动。系统主要由二维旋转运动系统、激光器、计算
对于目标沿探测系统视轴的运动可以通过系统 软件来分析。设目标与视轴垂直方向上的投影尺寸 为Ｄ，沿视轴方向目标距离探测系统为ｒ，探测系统 焦距为厂，目标在探测系统焦平面上所成像的尺寸 为ｄ（为了思路清晰，假定目标是正方形的）。
如图２所示，目标在￡。，￡：时刻距离探测系统的
６期
葛成良等：目标运动闭环跟踪模拟系统
中
国
于成像面积小、信号弱、信噪比低、背景复杂、具有一 定的运动性，要检测识别小目标有一定的难度。与 大目标相比，弱小目标与背景的对比度较低、边缘模 糊，因而不宜用灰度统计和边缘检测的方法；弱小目 标与背景相比要小得多，往往被强大的背景噪声所 淹没，故频域信息也不是小目标的有效特征；尽管弱 小目标较小，但又不能作为点目标来处理，实际得到 的往往是大小不定的集合，因而固定的模板和算子 很难有效检测不同尺寸的弱小目标；弱小目标的检 测往往是在大面积背景中进行的，因而检测方法还 必须具备简单快捷的特点，能够对图像进行实时的 处理。
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｗａｓ ａｄｖａｎｃｅｄ．
Ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ １ Ｏ。／ｓ．
７
Ｉｔ ｓ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｗａｓ
ａｂｏｕｔ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０。ｌ。／ｓ。Ｔｈｅ穗ｏｒｌ建簌｝ｉｚｅｄ ｓｔ箍ｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｗａｓ ｅ。０９。 Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｓｍａｌ｝鑫ｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ
１引 言
对复杂场景条件下的弱小目标探测识别技 术‘卜３］一建是监视积掇警技术懿重要组成部分。当
目标距离较远时，目标在光学系统中所成的像是小 基标（点秘斑点嚣标）形态，薅且强标的对比度毙较 低。小目标一般是指在像面（探测器）上所成的像只 占一蓟几个像元酶爵标。小目标与面瞪标榴比，壶
收稿日期：２００５一０７—２０；收菇修改稿疆麓：２００５一１２一１２ 基金项目：中圈工程物理研究院预研基金（４２１０１０１０３）资助项目。 作者简介：葛成良（１９７ｌ一），中国工程物遴研究院博士研究生，助理研究员，主要扶事光电工程方面的研究。融ｍａｉｌ： ＧＣＨＩ。＠２６３．ｎｅｔ
计算机是整个模拟装置的核心，其产生目标的
运动轨迹、控铺激光器发出光束并控销二轴旋转平 台产生二维小目标运动。二维旋转运动系统用来支 撑激光器并产生目标的二维运动。投影屏是用来反
射激光信号的。投影羼的设计应注意两点：１）要是 漫反射体；２）能够反射激光。投影屏的表面可以是 宠较平整的表露或存在较大随枧起伏的表蟊，也霹
技术以及空间投影技术，实现了角运动向小目标二维空间运动的转换；运用多媒体定时器技术实现了对电机的内
部阂环控制；慕用歇｛枣宽度溺裁（ＰＷＭ）技术实现了对毫规的速度控制，提高。］『目标的仿真糖度。小目标的运动逡
度可以达到１０。／ｓ，精度＜ｏ．１。／ｓ，归一化标准偏差ｏ．０９。利用该装置实现了实验室内的目标运动闭环跟踪实验研
要设计比较完善的弱小目标的探测识别算法， 需要大量的实验数据以及大量的实验验证。而在通 常情况下，这些实验需要花费大量的人力、物力和资 金，是难以在短时间内完成的。仿真技术［４￣６３提供 了切实有效的弱小目标探测识别算法的验证平台， 以保证算法的有效性。对目标的仿真主要包括硬件 仿真和计算机仿真，前者是基于实际系统的仿真，后 者是基于软件算法的仿真。另外，将计算机仿真与 硬件仿真相结合也是未来仿真技术的发展趋势。本 文利用激光的高亮度、发散角小以及激光器体积小、 质量轻等特点，设计了针对小目标运动的实验模拟 装置。该系统结构简单、易于控制、花费少，并且是 模块化的，所以也易于扩展和升级。
１
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２设计思想
目标的运动是三维空间的运动，但是目标在探 测器视场内所成的像的运动是二维的。对第三维的 运动可以通过判断目标在像平面的尺寸变化来进 行。当目标像的尺寸变大时，目标接近探测系统；当 目标像尺寸变小时，目标远离探测系统。对跟踪系 统而言，跟踪机架主要作二维运动。因此，需要验证 的是目标的二维运动跟踪能力。我们考虑采用二维 运动平台来产生目标的二维运动。通常，探测器不 能探测目标的距离，它所感知的目标运动实际上是 目标的二维角速度，即俯仰运动和方位运动。目标 在三维空间的运动轨迹，（ｚ，ｙ，ｚ，ｆ）经过光学成 像系统的映射以后变成二维空间的运动轨迹．厂（ｚ， ｙ，￡），如图１所示。因此，实际的模拟系统只需要 模拟目标在探测器像平面的二维运动，就可以实现 对空中飞行目标主要运动特性的模拟，从而可以验 证目标捕获跟踪系统的捕获跟踪能力。当然，对于
Ａｂｓｔｒａ“ ｏｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ。 Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ １ａｓｅｒ， ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ， ｓｍａｌｌ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｙ， ｓｍａｌｌ ｓｐｏｔ ｓｉｚｅ． Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｆｆｏｍ ａｎｇｌｅ ｍｏｔｉｏｎ ｔｏ ｔｗ伊ｄｉｍｅｎｓ主ｏｎａｌ（２Ｄ）ｓｐａｃｅ ｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｔａｒｇｅｔ ｗａｓ ｍａｄｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ
究，目拣捧获跟踪系统豹跟踪标准镛差为ｏ。２ ｍ豫ｄ。该系统可以作为羁糠攮获跟踪系统对二维运动目标的闭巧实
验研究的验证仿真平台。
关键溺激光技本；疆标；系统傍真；拣获跟黥
中图分类号 ＴＮ ２９
文献标识码 Ａ
ＳｉｍｕＩａｔｅｄ ＣＩｏｓｅ—Ｌｏｏｐ Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ＧＥ Ｃｈｅｎｇ—ｌｉａｎ９１…，ＦＡＮ Ｇｕｏ小ｉｎ２，ＨＵＡＮＧ Ｚｈｉ—ｗｅｉ２，ＨＥ Ｚｈｏｎｇ—ｗｕ２，
７４５
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ｎＬ—上＼—。—一 ｓｐａｃｅ
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圈２舅括浍搽测系统视翻携运动 Ｆｉｇ．２ Ｔａｒｇｅｔ ｍｏｔｉｏｎ ａＩｏｎｇ ｌｉｎｅ—ｏｆ＿８ｉｇｈｔ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｏｒ
距离为
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从而有△ｒ＝ｒ。一ｎ一（粤二孚１．Ｄ．厂， 、口１’据２／
（１电子科技大学物瑷电子学院，四ｊｆ｜成都６ｌ００５４；２中国工程物理研究院应用电子学研究所，四』｜｜绵阳６２１９００）
摘要提出了～种基于激光技术的、易于工程实现的目标运动模拟方法及实验装置，并进行了实验验证。利用激
光的疯亮度、发教焦小以及激光器体积小、质量较等特点，设计了针对小目标遮动的炭验模拟装置。通过多轴复仑
激
光
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｐａｃｅ
图ｌ目标空间运动在二维空间的投影 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｏｎ ２Ｄ ｓｐａｃｅ
型号级的系统验证，还是应该采用三维的目标运动 模拟系统来实现，或者说，还需要进行实战检验。
目标捕获跟踪系统通常是二维的旋转系统，这 相当于人的眼睛在作二维旋转运动。系统有两个旋 转轴：方位旋转轴和俯仰旋转轴。目标的位置信息 要转化为旋转轴的转角信息，旋转机构才能驱动探 测器指向目标，从而实现对目标的捕获跟踪。假设 目标的运动在ｚ方向和ｙ方向都是匀速运动，即
ｆ口。一ｃｏｎｓｔ．
｛
。
ｌ口ｙ—ｃｏｎｓｔ．
另外，经过探测器光学系统的映射后可以消除
径向距离的影响，所以也可以认为径向距离ｒ—
ｃｏｎｓｔ．。因此，目标的空间运动就可以转化为目标捕
获跟踪系统的旋转运动臼（ｚ，ｙ以 ｌ△ｚ一笋△以
Ｉ△ｙ一可，△‘ ｌ△ｙ—ｒ△巳 ｌ△ｙ一堡△臼。
ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｕｌｔｉ—ａｘｉｓ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｃｌｏｓｅ—ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｔｉｍｅｒ．
Ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｗａｓ ｅｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｗｉ纛ｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷ≥蠖）。 Ｗｉｔｈ ｔ圭ｌｅｓｅ ｔｅｃｈｎｉｑ畦ｅ，，ｔｈｅ
以特别设计成特定的表面以产生特定的目标运动。
１）小目标：可见光波段，目标成像大小＜１０× １０像素；２）转动力矩：＜０。２ Ｎ·ｍ；３）二维运动： 俯仰ｏ。～９０。；方位ｏ。～３６０。；４）转动速度：１０。／ｓ；５） 运凌辘迹：方位旋转、德傣旋转，二轴组合旋转，震户 设定的轨迹。 ３．２系统框圈