基于USB 2．0的便携式红外目标跟踪系统设计与实现

基于USB 2.0的便携式红外目标跟踪系统设计与实现 一、系统设计背景及技术优势 在现代信息战争中，对复杂背景下的目标探测要求极为严格。红外成像技术因具备隐蔽性好、抗电子干扰能力强、目标定位精度高等特点，在探测技术中备受重视。本文介绍的便携式红外目标跟踪系统结合了制冷凝视成像红外传感器技术、高速图像信息处理技术和精密伺服控制技术，采用了模块化、小型化和低功耗设计，以满足快速机动部署的要求，并能对复杂背景下的目标进行自动搜索、捕获、识别和伺服闭环跟踪。 二、系统构成及工作原理 系统主要由双视场中波制冷凝视成像红外传感器、高速信息处理系统、精密伺服控制转台和主控计算机组成。系统还预留了激光测距机接口、惯导陀螺仪接口、GPS接口以及对外扩展接口。通过模块化设计，系统整体重量控制在20kg以内，并具备低功耗的特点。系统工作流程分为准备阶段、搜索检测阶段、跟踪实时处理阶段和事后处理阶段。 在准备阶段，系统完成加电、初始化和故障自检。搜索检测阶段，系统在预定区域自动搜索检测目标或由操作手通过操控台进行人工搜索。在捕获目标后，系统进入跟踪实时处理阶段，测量位置信号偏差，实现对目标的伺服闭环跟踪，并将目标坐标信息实时上传至上级决策系统。事后处理阶段，对检测跟踪录像进行编辑，并对红外辐射图像数据进行特征提取和目标识别。 三、USB 2.0接口的应用与设计 USB 2.0接口作为主控计算机与实时信息处理机之间的通信接口，其优势在于高速、双向、同步、动态的串行连接，并具有热插拔和即插即用的特点。USB 2.0的理论传输速率高达480Mb/s，实际应用中，批量传输最大带宽可达53.248MB/s。本系统的数据传输量在65.536Mb/s到80Mb/s之间，完全满足系统对传输速率的要求。 USB 2.0接口设计具备简单可靠的连接方式，使得系统的拆装非常灵活，是本系统接口的理想选择。系统中的USB 2.0接口是主控计算机与实时信息处理机之间唯一的通信接口，负责传输目标红外图像数据、检测结果、设备状态信息及控制信号等。 USB 2.0的主从式工作模式确保了整个系统数据传输工作的顺利进行，其中USB主机端发起数据传输请求，并根据设备属性周期性访问各个设备，而USB设备则被动响应请求。本系统中，便携式计算机的内嵌USB控制器作为USB主机，负责控制整个系统的数据传输。 USB程序设计主要包括USB主机端的设备驱动程序设计和USB设备本身的固件程序设计。固件程序运行于USB设备内部，负责响应USB主机的访问请求并进行相应的数据处理。 四、系统的扩展性和实时性 系统设计考虑到可扩展性，预留了多种接口，使其能够方便地与外部系统连接，实时上传目标信息至决策中心。此外，系统支持实时处理功能，能够快速编辑检测跟踪录像，并迅速形成结果上报。对于重要目标的红外图像数据，系统事后处理包括特征提取、目标识别等信息处理。 五、技术要点和创新 本系统采用的多项技术，如模块化设计、小型化集成、精密伺服控制等，都是系统设计和实现中的技术要点。系统的创新点在于其高效率的信息处理能力、快速的响应速度以及在复杂环境下的高精度跟踪性能，这些都是现代信息战争中对目标探测技术提出的新要求。系统还具备很好的扩展性和维护性，适应于各种载体平台的需求。